UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Centro de Tecnologia e Geociências

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Cristiane Ribeiro de Melo

ANÁLISE DO EIXO LESTE DA TRANSPOSIÇÃO DO RIO SÃO

FRANCISCO FACE AOS CENÁRIOS DE USO PREVISTOS

Orientador: Profo José Almir Cirilo

Co-orientador: Profo Alfredo Ribeiro Neto

Dissertação de Mestrado

ii

Recife – PE – Brasil

Dezembro de 2010

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

Centro de Tecnologia e Geociências

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Cristiane Ribeiro de Melo

ANÁLISE DO EIXO LESTE DA TRANSPOSIÇÃO DO RIO SÃO

FRANCISCO FACE AOS CENÁRIOS DE USO PREVISTOS

Dissertação submetida ao corpo docente do Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de

Pernambuco como parte dos requisitos necessários à

obtenção do grau de Mestre em Tecnologia Ambiental e

Recursos Hídricos.

Orientador: Profº José Almir Cirilo

Co-orientador: Profº Alfredo Ribeiro Neto

Recife – Pernambuco – Brasil

Dezembro de 2010

Catalogação na fonte Bibliotecário Marcos Aurélio Soares da Silva, CRB-4 / 1175

M528a Melo, Cristiane Ribeiro de. Análise do eixo leste da transposição do Rio São Francisco

face aos cenários de uso previstos / Cristiane Ribeiro de Melo. - Recife: O Autor, 2010.

xxii, 178 folhas, il., gráfs., tabs. Orientador: Prof. Dr. José Almir Cirilo. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de

Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2010.

Inclui Referências e Anexos. 1. Engenharia Civil. 2.Operação de Reservatório. 3.Bacia

do Rio São Francisco. 4.Transposição de Águas. I.Cirilo, José Almir. (Orientador). II. Título.

UFPE 624 CDD (22. ed.) BCTG/2011-192

iv

v

Aos meus amados pais, Alvacir Pereira de Melo e Maria

Leonora R. de Melo, meu valioso irmão Alvacir Jr., meu

amado esposo Paulo Abadie Guedes, meu querido amigo

Flávio Machado (In Memoriam), e a todos que de alguma

forma contribuíram para esta conquista, DEDICO.

vi

AGRADECIMENTOS

Ao Senhor Deus, pela vida e possibilidade de empreender esse caminho evolutivo,

por propiciar tantas oportunidades de crescimento e por colocar em meu caminho pessoas

amigas e preciosas.

A MINHA FAMÍLIA, especialmente aos meus pais e ao meu incondicional e

companheiro esposo. Ao meu irmão e parentes que se mantiveram incansáveis em suas

manifestações de apoio e carinho.

Aos AMIGOS, do departamento de hidráulica que compartilharam comigo esses

momentos de aprendizado, especialmente à Djalena Marques, Renata Pinheiro, Dayana

Andrade, Débora Bayer, Graciele Louise, Simone Karine, Osvalcélio e Daniele Patrice.

Rimos, choramos e nos ajudamos mutuamente.

Aos AMIGOS da CPRM que sempre se fizeram presentes com lembranças, palavras

de encorajamento e amor. Em especial ao AMIGO Flávio Machado (In Memorian).

Aos MEUS ORIENTADORES, um agradecimento carinhoso por todos os

momentos de paciência, compreensão e competência.

As SECRETÁRIAS DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL,

Walquíria, Janaína e Andréa pela amizade e disponibilidade.

Enfim, pela grande oportunidade de convívio com todos que acima citei e aqueles

que de alguma forma contribuíram... Meus sinceros agradecimentos.

vii

RESUMO

Regiões áridas e semiáridas do mundo sofrem com o problema da escassez dos recursos

hídricos, havendo conflitos pela água para os múltiplos usos. Para essas regiões, como o

Nordeste brasileiro, a escassez de água é um fator limitante do desenvolvimento social e

econômico. Entre as soluções que podem ser adotadas para resolver o problema

encontram-se as transferências de água entre bacias, denominadas genericamente de

transposições. O presente trabalho tem como objetivo principal analisar a proposta de

transferência de água do rio São Francisco para áreas dos estados de Pernambuco e Paraíba,

no propósito de abastecimento humano e irrigação, através dos canais do Eixo Leste,

reservatórios e adutoras. Foram utilizados na pesquisa modelos de simulação hidrológica e

técnicas de otimização para avaliar o comportamento dos reservatórios que comporão o

sistema, desde o reservatório de Sobradinho, fonte de regularização do sistema, até a

Paraíba. A pesquisa buscou inicialmente recompor a operação do reservatório Poço da

Cruz, maior manancial a ser suprido para irrigação, utilizando-se do modelo de simulação

MODHAC. No cálculo da vazão regularizada dos reservatórios inseridos no Eixo Leste

utilizou-se o modelo de otimização através da programação não-linear. Em sequência foram

avaliados diferentes cenários de abastecimento de água e irrigação em todo o sistema, a

partir dos elementos de projeto estabelecido atualmente e informações sobre as demandas

projetadas. Os resultados projetam demanda maior que a oferta para abastecimento de água

em alguns cenários e necessidade de utilização de métodos poupadores de água para a

irrigação, condição que permitirá atender às demandas por irrigação projetadas.

Palavras-chave: Operação de reservatório, Bacia do rio São Francisco, Transposição de

águas entre bacias.

viii

ABSTRACT

Arid and semi-arid regions of the world suffer from the problem of lack of water resources,

which causes conflicts about the water for its many usages. For these regions, such as the

Brazilian Northeast, water scarcity is a major limiting factor for the social and economic

development. One of the possible solutions which may be adopted to solve this problem is

the water transfer between basins, known as transpositions. The main goal of this work is to

analyse the water transfer proposal of the São Francisco River to areas of the states of

Pernambuco and Paraíba. The transferred water resources will be used for human supply

and irrigation, through the Eastern Branch of channels, reservoirs and aqueducts.

Hydrologic simulation models and optimization techniques were used in the research to

model and simulate the behavior of the reservoirs of the system. The section under analysis

starts from the Sobradinho reservoir, which is responsible for the water supply, to the state

of Paraíba. The research initially sought to recover the operation data ofre the reservoir

"Poço da Cruz", the largest reservoir to be supplied for irrigation, using the MODHAC

simulation model. An optimization model was used to calculate the regularized water flow

for all reservoirs included on the Eastern Branch. The optimization model employs a non-

linear programming approach. Several distinct scenarios were analyzed, both for human

supply and irrigation. Those scenarios considered the entire eastern branch, the design

elements currently established and also information about forecasts for water demand. The

obtained results shows that, if the current irrigation methods continue to be used, water

demand will be greater than the supply capacity, for some future scenarios. Our results also

shows that, using more eficiente irrigation methods, it will be possible to meet the

estimated water demand for irrigation.

Keywords: Reservoir operation, São Francisco river basin, Water transfer between basins.

ix

SUMÁRIO

RESUMO vii

ABSTRACT viii

SUMÁRIO DE TABELAS xii

SUMÁRIO DE FOTOS xvi

SUMÁRIO DE FIGURAS xvii

LISTA DE SÍMBOLOS xx

LISTA DE SIGLAS xxii

1. INTRODUÇÃO 1

1.1 Objetivo geral 3

1.2 Objetivos específicos 3

1.3 Estruturação do estudo 3

2. OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS EM REGIÕES SEMIÁRIDAS 4

2.1 Potencialidades hídricas do semiárido brasileiro 4

2.2 Estudo de otimização operacional de reservatórios 8

2.2.1 Modelos Chuva-vazão 11

2.3 Estudo dos reservatórios no semiárido para atividades agrícolas 13

2.4 Análise dos ganhos provenientes das vazões transpostas para o Nordeste

Setentrional 14

2.5 Conflitos pela água e integração de bacias hidrográficas 16

3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO

MOXOTÓ 20

3.1 Aspectos fisiográficos 24

3.2 Aspectos hidroclimatológicos 25

3.3 Comitê de bacias e conselho de usuários 25

3.4 O açude Poço da Cruz 26

3.4.1 O perímetro irrigado 30

4. ANÁLISE DA OPERAÇÃO DO AÇUDE POÇO DA CRUZ 33

4.1 Histórico da construção e importância do açude 33

x

4.2 Dados hidrológicos, simulação e balanço hídrico do reservatório 36

4.2.1 Avaliação da precipitação média na bacia de contribuição do reservatório 38

4.2.2 Precipitação no lago do reservatório 44

4.2.3 Evaporação média na bacia de contribuição do reservatório 44

4.2.4 Evaporação no lago do reservatório 48

4.2.5 Série de vazão afluente medida 49

4.2.6 Série de vazão afluente simulada 53

4.2.7 Vazão captada pelo PIMOX 61

4.3 Simulação do volume no açude Poço da Cruz 63

4.3.1 Resultados da simulação 65

4.3.2 Volumes retirados do reservatório 75

4.3.3 Vazão regularizada 76

5. ÍNTEGRAÇÃO DO RESERVATÓRIO POÇO DA CRUZ AO SISTEMA DE

TRANSPOSIÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO 79

5.1 Transposição das águas do rio São Francisco 79

5.2 Características dos reservatórios do Eixo Leste 85

5.3 Cálculo do volume acumulado no reservatório de Sobradinho 87

5.3.1 Dados utilizados na simulação do volume em Sobradinho 88

5.4 Cálculo do volume acumulado nos açudes de derivação/compensação 90

5.4.1 Dados utilizados para simulação do volume nos reservatórios de compensação 91

5.4.2 Volumes transpostos para os reservatórios de derivação 93

5.5 Cálculo do volume acumulado no reservatório de Barra do Juá 95

5.6 Outorga concedida pela ANA 96

5.7 Retiradas para abastecimento humano 98

5.7.1 Cenário atual 98

5.7.2 Cenário futuro 99

5.7.3 Distribuição da água para irrigação 100

6. SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS DE USO DA ÁGUA 102

6.1 Simulação do volume do reservatório de Sobradinho 102

6.2 Cenários de distribuição da água no Eixo Leste 103

6.3 Comportamento dos açudes de compensação para o cenário atual e futuro 109

xi

6.3.1 Volume disponível para irrigação 109

6.3.2 Operação para atendimento das demandas no reservatório de Boqueirão 117

6.4 Cenários de irrigação nos reservatórios Poço da Cruz e Barra do Juá 120

7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 131

7.1 Recomendações para estudos futuros 132

8. BIBLIOGRAFIA 134

9. ANEXOS 140

xii

SUMÁRIO DE TABELAS

Tabela 2.1 Parâmetros de calibração do MODHAC 12

Tabela 3.1 Municípios pernambucanos inseridos na bacia do Moxotó 23

Tabela 3.2 Principais açudes da bacia do Rio Moxotó 24

Tabela 3.3 Atribuições dos Conselhos de Usuários e Comitê de Bacias 26

Tabela 3.4 Características do açude Poço da Cruz 28

Tabela 3.5 Características da barragem principal 28

Tabela 3.6 Características da barragem auxiliar 29

Tabela 3.7 Características do vertedouro 29

Tabela 3.8 Características da descarga de fundo 29

Tabela 3.9 Características da usina hidrelétrica 30

Tabela 3.10 Características dos canais adutores 31

Tabela 3.11 Parâmetros climáticos da região 31

Tabela 4.1 Postos pluviométricos do Sistema Hidroweb – ANA, a montante do

reservatório 39

Tabela 4.2 Postos pluviométricos consolidados pela ANA, (série de 1933 a 2001) 40

Tabela 4.3 Postos pluviométricos operados pelo LAMEPE na área a montante do

reservatório (série de 2002 a 2008) 42

Tabela 4.4 Série de precipitação média na bacia de contribuição do açude Poço da Cruz

de 2002 a 2008 43

Tabela 4.5 Estações utilizadas na determinação da precipitação no lago 44

Tabela 4.6 Tabela de parâmetros para o cálculo da evaporação 46

Tabela 4.7 Evaporação média mensal calculada e apresentada no PERH/PE 47

Tabela 4.8 Evaporação representativa no lago do açude Poço da Cruz 49

Tabela 4.9 Estações fluviométricas na bacia do rio Moxotó 50

Tabela 4.10 Medições de descarga na estação fluviométrica de Caroalina 50

Tabela 4.11 Equações de curva-chave ajustadas para a estação Caroalina 51

Tabela 4.12 Vazão média mensal da estação fluviométrica de Caroalina 52

Tabela 4.13 Estações utilizadas para o cálculo do Thiessen na área de contribuição à 54

xiii

estação fluviométrica de Caroalina (cód. 49100000)

Tabela 4.14 Precipitação média na área de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina 54

Tabela 4.15 Estações utilizadas no cálculo da precipitação média de jan/05 a dez/08 56

Tabela 4.16 Precipitação média na área de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina (cód. 49100000) no período de jan/05 a dez/08 57

Tabela 4.17 Estações utilizadas no cálculo do Thiessen na área de contribuição ao açude

Poço da Cruz (jan/05 a dez/08) 60

Tabela 4.18 Medições de descarga no canal principal de irrigação 62

Tabela 4.19 Volume anual captado no canal principal do PIMOX 64

Tabela 4.20 Percentual de influência dos meses de janeiro a março 70

Tabela 4.21 Correlações entre a precipitação do posto de Caroalina e as médias dos

demais postos da bacia 72

Tabela 4.22 Vazões regularizadas para o reservatório Poço da Cruz 78

Tabela 5.1 Características básicas dos reservatórios de compensação 85

Tabela 5.2 Características dos reservatórios receptores 87

Tabela 5.3 Evaporação calculada pelo método de Penman com dados de 1979 a 2006 89

Tabela 5.4 Estações pluviométricas próximas a Sobradinho 89

Tabela 5.5 Área x volume dos reservatórios de compensação 91

Tabela 5.6 Evaporação representativa no lago em Poço da Cruz 92

Tabela 5.7 Estações pluviométricas próximas aos reservatórios de compensação 92

Tabela 5.8 Vazão Necessária à irrigação do PIMOX 94

Tabela 5.9 Bombeamentos anuais projetados para o Ramal do Agreste 95

Tabela 5.10 Características do reservatório de Barra do Juá 96

Tabela 5.11 Demanda hídrica para o Ramal do Agreste 98

Tabela 5.12 Retiradas para abastecimento humano 100

Tabela 6.1 Cenários de demandas projetadas para abastecimento humano considerando

menor captação no Ramal do Agreste – 3,40 m3/s

104

Tabela 6.2 Cenários de demandas projetadas para abastecimento humano considerando

maior captação Ramal do Agreste – 5,00 m3/s

104

Tabela 6.3 Saldo hídrico da outorga, considerando abastecimento humano e irrigação. 106

xiv

Tabela 6.4 Disponibilidade hídrica para irrigação considerando menor captação Ramal

do Agreste – 3,40 m3/s

108

Tabela 6.5 Disponibilidade hídrica para irrigação considerando maior captação - Ramal

do Agreste – 5,00 m3/s

108

Tabela 6.6 Área irrigada e demanda hídrica 109

Tabela 6.7

Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Volume

disponível para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do Agreste

= 3,4m3/s) - Cenário Atual I

110

Tabela 6.8

Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Volume

disponível para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do Agreste

= 3,4m3/s) - Cenário Atual II

111

Tabela 6.9

Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Volume

disponível para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do Agreste

= 5,0m3/s) - Cenário Atual I

112

Tabela 6.10

Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Volume disponível para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do

Agreste = 5,0m3/s) - Cenário Atual II

113

Tabela 6.11 Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Volume

disponível para irrigação) - Cenário Futuro I 114

Tabela 6.12 Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Volume

disponível para irrigação) - Cenário Futuro II 115

Tabela 6.13 Vazões regularizadas em Barra do Juá 116

Tabela 6.14 Vazões regularizadas em Poço da Cruz 117

Tabela 6.15 Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Atendimento as

demandas no reservatório de Boqueirão) - Cenário Futuro I 118

Tabela 6.16 Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação (Atendimento as

demandas no reservatório de Boqueirão) - Cenário Futuro II 119

Tabela 6.17 Saldo no açude Boqueirão 119

Tabela 6.18 Vazões regularizadas em Barra do Juá 120

Tabela 6.19 Vazões regularizadas em Poço da Cruz 120

Tabela 6.20 Vazões regularizadas e área irrigável para 100% da vazão transposta (Ramal 121

xv

do Agreste 3,4m3/s). Área irrigável máxima = 9.596ha

Tabela 6.21 Vazões regularizadas e área irrigável para 100% da vazão transposta (Ramal

do Agreste 5,0m3/s). Área irrigável máxima = 9.596ha

122

Tabela 6.22 Vazões regularizadas em Barra do Juá. Área irrigável máxima = 14.000ha 125

Tabela 6.23 Vazões regularizadas em Poço da Cruz. Área irrigável máxima = 9.596ha 125

Tabela 6.24 Área irrigada por cultura sem a contribuição em Poço da Cruz 127

Tabela 6.25 Vazões regularizadas em Barra do Juá (Volume disponível para irrigação) 129

Tabela 6.26 Vazões regularizadas em Poço da Cruz (Volume disponível para irrigação) 129

xvi

SUMÁRIO DE FOTOS

Foto 4.1 Central hidrelétrica desativada na bacia do rio Moxotó 35

Foto 4.2 Estrutura de transporte da água no canal principal do PIMOX

(Perímetro Irrigado do Moxotó)

35

Foto 4.3 Estrutura de transporte da água nos lotes de irrigação na bacia do Moxotó 35

xvii

SUMÁRIO DE FIGURAS

Figura 2.1 Semiárido e áreas de elevado risco hídrico 5

Figura 2.2 Precipitação média anual na área (1961 a 1990) 6

Figura 2.3 Abrangência da região semiárida e subúmida seca do Nordeste do

Brasil 7

Figura 2.4 Representação dos processos naturais do ciclo hidrológico pelo

MODHAC 13

Figura 3.1 Unidades hidrográficas de referência e divisão fisiográfica da região

hidrográfica do São Francisco 21

Figura 3.2 Mapa de localização da bacia hidrográfica do Rio Moxotó 22

Figura 4.1 Localização das estações pluviométricas e fluviométricas utilizadas 37

Figura 4.2 Postos pluviométricos na bacia do açude Poço da Cruz utilizados no

SIGMA para o cálculo da precipitação média 41

Figura 4.3 Áreas de contribuição dos postos pluviométricos no cálculo da

precipitação média pelo método de Thiessen 41

Figura 4.4 Postos pluviométricos na bacia do açude Poço da Cruz operados pelo

LAMEPE 43

Figura 4.5 Evaporação média mensal calculada e apresentada no PERH/PE 48

Figura 4.6 Curva-chave atualizada da estação fluviométrica de Caroalina 52

Figura 4.7 Média mensal da precipitação média calculada na bacia e precipitação

na estação pluviométrica de Caroalina 55

Figura 4.8 Localização dos postos pluviométricos utilizados 56

Figura 4.9 Vazão calibrada e vazão medida na estação fluviométrica de Caroalina 58

Figura 4.10 Postos pluviométricos utilizados 59

Figura 4.11 Vazão anual média afluente ao reservatório Poço da Cruz (1933 a 2008) 61

Figura 4.12 Relação cota-volume no canal principal de irrigação 62

Figura 4.13 Curva volume x área para o reservatório Poço da Cruz 64

Figura 4.14 Volume medido e simulado, sem a estação pluviométrica de Caroalina

(cód. 837053), no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008 65

xviii

Figura 4.15 Volume medido e simulado, com a estação pluviométrica de Caroalina

(cód. 837053), no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008. 66

Figura 4.16 Precipitação média na bacia de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina com e sem a influência da estação pluviométrica de Caroalina 68

Figura 4.17 Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida utilizando-se

fator multiplicador em relação à estação pluviométrica de Caroalina, no

açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

69

Figura 4.18 Volume medido e simulado, com a precipitação média corrigida pelo

ajuste sazonal, no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008. 71

Figura 4.19 Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida por regressão

simples, no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008 72

Figura 4.20 Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida por análise

inversa, no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008 74

Figura 4.21 Volume do açude Poço da Cruz simulado com e sem a influência da

estação pluviométrica de Caroalina (cód. 837053) no período de 1933 a

2008

75

Figura 5.1 Vazões específicas das regiões hidrográficas do São Francisco 80

Figura 5.2 Eixo Leste do Projeto de Transposição das Águas do Rio São Francisco 83

Figura 5.3 Ramal do Agreste em Pernambuco 84

Figura 5.4 Diagrama unifilar dos reservatórios inseridos no Eixo Leste 86

Figura 6.1 Volume simulado e medido no reservatório de Sobradinho 103

Figura 6.2 Cenário de demandas projetadas para abastecimento humano (Cenários

Atual e Futuro) 105

Figura 6.3 Saldo hídrico da outorga, considerando abastecimento humano e

irrigação, para disponibilidade de 25,20m³/s 107

Figura 6.4 Vazões regularizadas (Q90+) e área irrigável para 100% da vazão

transposta (Ramal do Agreste 3,4 m3/s e 5,0m

3/s).

123

Figura 6.5 Vazões regularizadas (Q100) e área irrigável para 100% da vazão

transposta (Ramal do Agreste 3,4 m3/s e 5,0m

3/s).

123

Figura 6.6 Vazões regularizadas em Barra do Juá

Área irrigável máxima = 14.000ha 126

xix

Figura 6.7 Vazões regularizadas em Poço da Cruz

Área irrigável máxima = 9.596ha 126

Figura 6.8 Potencialidade de produção das culturas locais no PIMOX

(Consumo projetado para Q90+ sem transposição). 128

Figura 6.9 Potencialidade de produção das culturas no PIMOX com transposição

(Q90+) 130

Figura 6.10 Potencialidade de produção das culturas em Serra Negra com

transposição (Q90+) 130

xx

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área

oC Grau(s) Celsius

cm Centímetro

cód. Código da estação

CV Cavalo vapor

t Número de segundos do mês t

Fabs Fração de falhas absolutas

Fred Fração de falhas onde ocorre retirada reduzida

Q Vazão média diária

Qreg Vazão regularizada

Q90 Vazão regularizada com 90% de garantia

Q100 Vazão regularizada com 100% de garantia

h Cota média diária

ha Hectare

km Quilômetro

Kva Quilovolt-ampere

l/s Litro por segundo

m2 Metro quadrado

m3 Metro cúbico

mm Milímetro

m3/s Metro cúbico por segundo

V Volume do reservatório

Va Volume afluente ao reservatório

Ve Volume evaporado

Vr Volume retirado do reservatório para diversos usos

Vp Volume precipitado diretamente no espelho d’água do reservatório

Vvert Volume defluente ao reservatório (vertimento)

Vafl Volume afluente ao reservatório

xxi

Vevap Volume evaporado do reservatório

Vmax Capacidade de operação do reservatório

Vmin Volume mínimo

Vt Volume do reservatório no inicio do intervalo de tempo

Vt+1 Volume do reservatório no final do intervalo de tempo

Vtransp Volume transposto para os eixos Norte e Leste

Vtur Volume turbinado

Vprec Volume precipitado que cai diretamente no espelho d’água do

reservatório

Vvert Volume vertido

Vret Volume retirado

xxii

LISTA DE SIGLAS

ANA Agência Nacional de Águas

CAMIVAX Cooperativa Agrícola Mista dos Irrigantes do vale do Moxotó Ltda

CISDERGO Cropping and Irrigation System Design with Optimal Reservoir and

Groundwater Operation

COMPESA Companhia de Saneamento de Pernambuco

CPRM Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

DNOCS Departamento Nacional de Obras Contra as Secas

EIA Estudo de Impactos Ambientais

INMET Instituto Nacional de Meteorologia

IPA Instituto de Pesquisas Agropecuárias

LAMEPE Laboratório de Meteorologia de Pernambuco

MIN Ministério da Integração Nacional

MMA Ministério do Meio Ambiente

MODHAC Modelo Hidrológico Auto-calibrável

MODSIM Modelo de Rede de Fluxo desenvolvido na “Colorado State University”

PCD Plataforma de Coleta de Dados

PCH Pequena Central Hidrelétrica

PERH/PE Plano Estadual de Recursos Hídricos de Pernambuco

PIMOX Perímetro irrigado do Moxotó

PROASNE Projeto Água Subterrânea no Nordeste do Brasil

ONS Operador Nacional do Sistema Elétrico

RFFSA Rede Ferroviária Federal SA

RIMA Relatório de Impacto Ambiental

SECTMA Secretaria de Tecnologia e Meio Ambiente de Pernambuco

SGB/CPRM Serviço Geológico do Brasil – Companhia de Pesquisa de Recursos

Minerais

SIGMA Sistema de Informações para Gestão do Meio Ambiente

SRH Secretaria de Recursos Hídricos de Pernambuco

SRHE-PE Secretaria de Recursos Hídricos e Energéticos de Pernambuco

xxiii

SUDENE Superintendência para Desenvolvimento do Nordeste

UFPE Universidade Federal de Pernambuco

UHE Usina Hidrelétrica

UNIVALE Associação dos Produtores Rurais Irrigantes do Vale do Moxotó

1

1. INTRODUÇÃO

A água é um recurso básico para a economia de qualquer lugar do mundo. É o

insumo fundamental da produção agrícola, bem como da sobrevivência humana e dos

animais. A ocorrência de distribuição da água se dá de maneira não uniforme, tanto

espacial quanto temporalmente. Onde a evaporação é elevada, como no Nordeste

brasileiro, ocorre o rápido esvaziamento dos açudes e possibilidade de aumento da

salinização.

Com a mudança de estilo de vida das pessoas ao longo do tempo e a aceleração das

atividades humanas, há uma susceptibilidade ao aumento dos consumos de água. Dessa

forma, é necessário manter a disponibilidade de água em quantidade e qualidade adequadas,

como requisitos para a produção agrícola, abastecimento humano e geração de energia

(Biswas, 2008).

A escassez dos recursos hídricos é uma das principais restrições para o

desenvolvimento do Nordeste do Brasil. A região está freqüentemente sujeita à

vulnerabilidade climática e estiagens, acarretando sérios prejuízos econômicos e sociais à

população. As áreas mais secas têm no correto aproveitamento dos escassos recursos

hídricos a condição de superar a situação de subdesenvolvimento (Cirilo, 2003).

Existem duas formas de lidar com a escassez nas bacias hidrográficas com

problemas de disponibilidade hídrica: a gestão da oferta e da demanda. Gerir a oferta de

água significa locar, desenvolver e explorar novas fontes, enquanto a gestão da demanda

necessita do uso de mecanismos que promovam o uso eficiente da água (Moraes, 2006).

No semiárido a relação entre a chuva e a evaporação apresenta um balanço

negativo, o que acarreta situações de seca na maior parte do ano. Campos (1997)

caracteriza dois tipos de seca: a hidrológica e a edáfica. A hidrológica corresponde à

escassez de água para as cidades e para a irrigação, e a edáfica causa perdas na produção

agrícola das áreas com irrigação de agricultura familiar atingindo as partes mais pobres da

sociedade.

A irrigação voltada para agricultura familiar é realizada nas épocas onde o balanço é

positivo, mas a irrigação convencional ocorre todo ano, utilizando uma quantidade de água

maior. Para que a água em excesso nas épocas úmidas possa ser aproveitada nos períodos

2

secos, são utilizadas formas de armazenamento como os reservatórios. É importante

observar a eficiência desses reservatórios, pois os açudes pequenos esvaziam rapidamente,

e os grandes apresentam baixa eficiência, causada pela alta evaporação.

Buscando-se diminuir esse déficit hídrico e aumentar o atendimento às demandas, a

água muitas vezes é transportada de lugares com mais disponibilidade para outros mais

deficitários, ou seja, promovendo-se integração entre bacias, processo mais conhecido

como transposição de águas. Esse é o objetivo principal da transposição das águas do rio

São Francisco: assegurar o fornecimento permanente de água para que as regiões mais

secas a serem contempladas não dependam da sazonalidade. As águas transpostas, segundo

o Ministério da Integração Nacional (MIN, 2000), serão destinadas a reservatórios

estratégicos nos estados nordestinos (Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba e Pernambuco),

garantindo o abastecimento humano, dessedentação animal e irrigação.

A importância social da transposição de águas é o fornecimento de recursos hídricos

e o subsídio para a produção de alimento para a população. Segundo Cirilo (2008), um dos

benefícios esperados da transposição de águas do Rio São Francisco, além do

abastecimento humano, é o ganho sinegético dos reservatórios inseridos no projeto e

destinados à irrigação. Dessa forma, não será necessário guardar água para os períodos

secos, perdendo-se menos água por evaporação.

O açude público Engenheiro Francisco Sabóia, também denominado Poço da Cruz,

o maior reservatório do estado de Pernambuco, está localizado no semiárido e é a principal

fonte hídrica para a irrigação do Perímetro Irrigado do Moxotó - PIMOX. A carência de

água na região e a importância do reservatório para irrigação trazem para esse sistema uma

grande expectativa de desenvolvimento social e econômico. Infelizmente, depois de 52

anos de operação, por motivos apresentados neste trabalho, os resultados são pífios.

O Eixo Leste da transposição destina-se basicamente ao atendimento das carências

de água existentes nos estados de Pernambuco e Paraíba para abastecimento humano e

irrigação. O agreste pernambucano será abastecido pelo Ramal do Agreste, uma extensão

do eixo principal, que visa o abastecimento de 61 municípios que pertencem às bacias

hidrográficas de Ipojuca, Moxotó, Ipanema, Goiana, Capibaribe, Sirinhaém, Mundaú, Una,

Paraíba e Traipu. O eixo complementará as reservas hídricas disponíveis em Pernambuco

para os projetos de irrigação de Serra Negra e PIMOX, a serem beneficiados.

3

1.1. Objetivo geral

Este trabalho de pesquisa tem como objetivo avaliar as metas propostas para a

transposição de águas do rio São Francisco pelo Eixo Leste e a eficiência do Açude Público

Engenheiro Francisco Sabóia, ou Poço da Cruz. Todos os reservatórios do Eixo Leste

foram estudados, analisando-se cenários atuais e futuros do atendimento das demandas e da

capacidade de suprimento dessas demandas pelo Eixo Leste e disponibilidades locais.

O reservatório Poço da Cruz é objeto de simulação do volume acumulado a partir de

dados diretos e indiretos, buscando-se quantificar as vazões naturais afluentes ao

reservatório e a análise do seu histórico de operação.

1.2. Objetivos específicos

Constituem-se como objetivos específicos:

Reconstituir a operação do reservatório Poço da Cruz;

Avaliar a capacidade de regularização desse reservatório sem a contribuição

das águas da transposição;

Avaliar os ganhos provenientes da transposição de bacias para irrigação, em

Pernambuco, considerando as demandas de abastecimento em Pernambuco e Paraíba.

1.3. Estruturação do estudo

O presente trabalho apresenta no Capitulo 2 breve apresentação de técnicas de

análise operacional de reservatórios, modelos hidrológicos de simulação, estudo dos

reservatórios no semiárido para atividades agrícolas e apresentação de experiências sobre

integração de bacias hidrográficas. O Capítulo 3 descreve características das bacias

hidrográficas dos rios São Francisco e Moxotó, além da caracterização do açude Poço da

Cruz. No Capítulo 4 é feita a análise da operação do açude Poço da Cruz, com um breve

histórico e a simulação hidrológica para reconstituir sua operação. No Capitulo 5 é avaliada

a integração do reservatório citado ao sistema de transposição do rio São Francisco pelo

Eixo Leste, através da simulação dos reservatórios inseridos no eixo desde o reservatório de

Sobradinho até o açude Epitácio Pessoa, além da apresentação de cenários de análise

propostos. Os Capítulos 6 e 7 mostram os resultados obtidos e a conclusão, com

recomendações para estudos futuros.

4

2. OPERAÇÃO DE RESERVATÓRIOS EM REGIÕES SEMIÁRIDAS

2.1. Potencialidades hídricas do semiárido brasileiro

O Brasil apresenta problemas relacionados à má distribuição da água em seu

território, havendo tanto escassez quanto abundância, bem como degradação hídrica

causada pela poluição de origem doméstica e industrial. O quadro de escassez se manifesta

principalmente no Nordeste, na parte do seu território designada como semiárida (Cirilo,

2010).

A região do semiárido brasileiro abrange uma população de 20 milhões de

habitantes, ou seja, 12,2% da população total do país. Desse total, 56% correspondem à

população urbana e 44% a população rural (ANA, 2006). A Figura 2.1 ilustra as áreas de

elevado risco hídrico no Brasil.

Para uma região ser enquadrada como semiárido, utilizam-se critérios como

precipitação, índice de aridez e risco de seca. No semiárido nordestino a precipitação média

anual varia entre 250 e 800mm e a evapotranspiração potencial é da ordem de 2.500mm. O

volume de água escoado nos rios é baixo, pois há uma grande variabilidade temporal das

chuvas e o solo predominante é raso, baseado sobre rochas cristalinas (Cirilo, 2008). A

Figura 2.2 ilustra a precipitação média anual na região (1961 a 1990).

A região oficialmente classificada como semiárido no Nordeste possui 1.135

municípios, ocupando uma área total de 969.589km2 (Cirilo, 2008). Caracteriza-se pela

escassez de água, decorrente da incidência de chuva em curtos períodos de três a cinco

meses, e irregularmente distribuída no espaço. Essa característica regional torna necessária

a intervenção do homem sobre a natureza para garantir o armazenamento de água para

abastecimento humano, irrigação e outros usos. Assim, utilizam-se açudes como forma

estratégica de armazenar água para serem utilizadas nos períodos secos (Garjulli, 2003). A

Figura 2.3 ilustra a abrangência da região semiárida e subúmida seca do Nordeste do Brasil.

5

Figura 2.1 - Semiárido e áreas de elevado risco hídrico

(Fonte: ANA, 2006)

6

Figura 2.2 - Precipitação média anual na área (1961 a 1990)

(Fonte: ANA, 2006)

7

Figura 2.3 - Abrangência da região semiárida e subúmida seca do Nordeste do Brasil

(Fonte: MIN, 2005)

8

Em geral, os açudes do semiárido não conseguem disponibilizar mais do que 25%

da sua capacidade total de acumulação. Consequentemente, menos de 4% e muitas vezes só

2% do volume da chuva podem ser efetivamente garantidos, por meio da regularização dos

rios intermitentes (MIN, 2000).

Segundo Campos (1997), a vazão regularizada no reservatório deve ser entendida

também como um ajustamento da oferta à demanda, tornando possível a sobrevivência no

semiárido. É necessário adotar regras de retirada, pois se for retirada uma quantidade de

água muito pequena em relação ao volume afluente, aumenta-se o tempo de permanência

das águas acumuladas e conseqüentemente a evaporação, reduzindo os benefícios da

acumulação. Entretanto, uma retirada acima do necessário causará um decréscimo mais

rápido do volume armazenado para os tempos mais secos. A retirada “ótima” seria aquela

onde a frequência de falhas fosse a menor possível de acordo com o planejamento da

operação do açude, mas se há um acréscimo na variabilidade da vazão afluente é inevitável

uma redução do volume regularizado pelo açude e um decréscimo no volume médio

escoado pelo sangradouro.

Para solucionar os problemas de gerenciamento e planejamento dos recursos

hídricos, diversos modelos de simulação e otimização são utilizados. Os modelos de

otimização são algoritmos matemáticos que buscam encontrar objetivos estabelecidos,

tornando possível resolver o problema de operação por meio de hipóteses e simplificações.

Os modelos de simulação são um conjunto de expressões matemáticas que descrevem a

operação do sistema no espaço e no tempo, podendo representar e operar o sistema de

forma mais detalhada e fornecendo informações para avaliação do mesmo (Braga, 1998).

Como a água para irrigação nas regiões semiáridas não está disponível em

abundância, o uso dos modelos matemáticos em recursos hídricos é de grande importância

para a garantia de uso de forma eficiente.

2.2. Estudo de otimização operacional de reservatórios

Simulações por meio de modelos computacionais têm sido aplicadas desde várias

décadas para administração de sistemas de reservatórios (Labadie, 2004). A simulação é um

processo iterativo onde se utiliza um modelo matemático que altera as variáveis de decisão

com valores possíveis até encontrar a melhor solução para atingir um objetivo específico. A

9

vantagem do uso desses modelos é fornecer uma representação mais detalhada do sistema,

avaliando com maior precisão o seu comportamento (Bravo, 2005).

A otimização é similar à simulação, exceto que um procedimento matemático é

utilizado para ajustar as variáveis de decisão até que esse procedimento encontre a melhor

solução para o objetivo e as restrições impostas.

Antes de se escolher um modelo de otimização é importante conhecer as

características do sistema avaliado, quais os dados disponíveis, quais os objetivos a serem

alcançados e as restrições. Durante o processo, as variáveis de decisão são ajustadas até se

encontrar a melhor solução (Bravo, 2005).

Para maximizar os benefícios oferecidos pelos reservatórios através de sua

disponibilidade hídrica, é muito importante melhorar a eficácia operacional e a eficiência

do sistema. A modelagem computacional pode oferecer benefícios para a gestão racional e

as decisões operacionais. O modelo deve oferecer a capacidade de se expandir

sistematicamente para soluções ótimas, ou famílias de soluções, de acordo com a

concordância de objetivos e necessidades. As funções-objetivo, definidoras do desempenho

do sistema, devem maximizar os usos e assegurar a subsistência mínima futura (Labadie,

2004).

Segundo Bravo (2005), são exemplos de objetivo: maximizar a geração de energia,

minimizar as perdas econômicas nos períodos de escassez, minimizar índices de escassez,

manter vazões mínimas a jusante do reservatório, entre outros. As restrições típicas incluem

as equações de continuidade e os armazenamentos máximos e mínimos.

Os modelos de otimização podem ser determinísticos ou estocásticos. Os

determinísticos utilizam as séries históricas e os dados observados como variáveis de

entrada. Estes não podem prover soluções ótimas e confiabilidade das soluções propostas.

Os modelos estocásticos de otimização implícita utilizam séries de vazões afluentes

sintéticas como dados de entrada. A desvantagem é que os resultados obtidos correspondem

à operação dos reservatórios em cada uma das séries geradas. Assim, torna-se necessária

uma etapa seguinte na qual são obtidas as regras através de regressões que devem ser

verificadas utilizando um modelo de simulação.

A Programação Linear é uma das técnicas mais utilizadas de otimização estocástica.

A Programação Não Linear apresenta-se de forma mais adequada quando não é possível

10

linearizar as funções do problema de otimização, ou quando o processo de linearização leva

a grandes simplificações do modelo.

Programação Dinâmica é atualmente o método mais utilizado na otimização de

recursos hídricos. Explora estrutura seqüencial de decisão dos problemas de otimização de

operação em reservatórios (Labadie, 2004). Segundo Bravo (2005) o problema é

decomposto em subproblemas desenvolvidos seqüencialmente por estágios. Representa

uma vantagem em relação a outras técnicas, pois o esforço computacional é incrementado

apenas linearmente com o número de estágios, enquanto que os métodos anteriormente

citados o fazem exponencialmente.

A utilização de sistemas de suporte à decisão em conjunto com os modelos de

otimização e administração do sistema trazem muitos benefícios. Um exemplo de modelo

de otimização incorporado a um sistema de apoio à decisão é o modelo de rede de fluxo

MODSIM.

Segundo Porto (1997), o modelo MODSIM combina eficientemente a simulação e a

otimização, acentuando as vantagens de cada uma e garantindo que as metas, prioridades e

limitações operacionais sejam satisfeitas. Pode ser utilizado não apenas como instrumento

de gerenciamento, mas também para planejamento e análise do impacto das propostas

alternativas para implantação de projetos de aproveitamento de recursos hídricos.

Segundo Porto Junior (2005), o modelo CISDERGO (Cropping and Irrigation

System Design with Optimal Reservoir and Groundwater Operation) é um modelo de

otimização baseado em programação linear recursiva destinado a maximizar múltiplos

objetivos relativos à implantação ou aperfeiçoamento de operação de um ou mais

perímetros irrigados.

O modelo CISDERGO fornece apoio no planejamento do uso da água, tanto para

pequenas, médias e grandes propriedades rurais quanto para grandes sistemas de recursos

hídricos que atendam a múltiplos usos e a grandes extensões de terra. O modelo permite

incorporar restrições ou outros requerimentos associados à seleção de culturas, por unidade

de produção ou perímetro, em níveis mensais ou anuais.

11

2.2.1. Modelos chuva-vazão

Os modelos chuva-vazão simulam a resposta do escoamento superficial para várias

escalas de tempo, eventos e balanço hídricos. Tais modelos têm como restrição a escassez

de dados compatível com o período de simulação desejada. Dessa forma, um dos principais

desafios é buscar modelos que representem de forma mais fiel os eventos utilizando bancos

de dados de entrada mais reduzidos.

Os modelos hidrológicos chuva-vazão possuem parâmetros que caracterizam o sistema.

Alguns desses parâmetros representam abstração da realidade e não podem ser medidos.

(Tucci, 1998)

A operação é feita basicamente através da calibração e da validação do modelo. A

calibração é um processo que busca igualar os hidrogramas simulados em relação aos

observados, contribuindo para a precisão dos resultados gerados pelo modelo. Na validação

verifica-se se o modelo representa bem a realidade da bacia, verificando a qualidade da

aplicação (Albuquerque, 2008).

A calibração consiste no ajuste de parâmetros de forma automática ou por

parâmetros estabelecidos com base no conhecimento da bacia. O ajuste automático é

realizado por otimização através de técnicas iterativas que como limitações a solução com

mínimos locais, solução matemática encontrando parâmetros distantes da realidade fica,

limitações das funções objetivo, entre outros (Collischonn, 2003).

Alguns modelos de chuva-vazão bastante utilizados em projetos de pesquisa como o

Stanford Watersheed Model (SWM), Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP) e o

TANK-MODEL (Sugawara, 1979). Existem vários modelos chuva-vazão desenvolvidos no

Brasil, são exemplos deles:

Modelo Hidrológico Auto-calibrável - MODHAC (Lanna, 1997);

Modelo de chuva-vazão – CHUVAZ (Lanna, 1999);

Modelo desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas - IPH (TUCCI,

1998);

GRH (Cirilo et al, 1997).

O GRH (Cirilo et al, 1997)foi utilizado para todas as simulações do Plano de

Recursos Hídricos de Pernambuco. Segundo EMPARN (2005), o MODHAC (Lanna, 1997)

12

é um modelo que simula o processo de transformação de chuva em vazão, reconstituindo

vazões fluviais médias mensais observadas a partir de dados disponíveis no período de

observação. O modelo é calibrado, e após a referida fase, são geradas vazões em pontos de

controle determinados nos rios da bacia analisada. Utilizam-se dados observados de

precipitações pluviais e evapotranspiração potencial.

O armazenamento de água na bacia é simulado em três reservatórios fictícios: água

armazenada superficialmente, subsuperficialmente e subterraneamente. A abstração da água

ocorre pela evaporação direta da chuva, pela evapotranspiração dos reservatórios

superficial e sub-superficial, pelo escoamento e pela infiltração profunda. O escoamento da

bacia (vazão observada no ponto de exutório) é formado pelo escoamento superficial e

subterrâneo. Os parâmetros do MODHAC são apresentam-se na tabela 2.1.

Tabela 2.1 – Parâmetros de calibração do MODHAC

Sigla Parâmetro

RSPX Capacidade máxima do reservatório superficial

RSSX Capacidade máxima do reservatório subsuperficial

RSBX Capacidade máxima do reservatório subterrâneo

RSBF Armazenamento mínimo do reservatório subterrâneo para haver escoamento de base

IMAX Permeabilidade do solo

IMIN Infiltração mínima

IDEC Coeficiente de infiltração

ASP Expoente da lei de esvaziamento do reservatório superficial

ASS Expoente da lei de esvaziamento do reservatório subsuperficial

ASB Expoente da lei de esvaziamento do reservatório subterrâneo

PRED Correção da Precipitação

CEVA Parâmetro da lei de evapotranspiração do solo

CHOM Fração da evaporação potencial

TS Tempo de transito do escoamento superficial

TB Tempo de trânsito do escoamento subterrâneo

13

Figura 2.4 - Representação dos processos naturais do ciclo hidrológico pelo

MODHAC

2.3. Estudo dos reservatórios no semiárido para atividades agrícolas

A irrigação é muito importante para o desenvolvimento da agricultura, não somente

nas regiões áridas e semiáridas. O seu uso propicia o equilíbrio da produção, evitando

possíveis interferências ocasionais provocadas pela falta de água (Costa, 2003).

Manter uma agricultura irrigada de forma eficiente garante a produção confiável de

alimentos atendendo à demanda de uma população cada vez maior e mais rica, gerando

mais alimento, renda e emprego (Biswas, 2008).

Se a disponibilidade de água para irrigação nas áreas semiáridas é garantida, o

agricultor pode ser estimulado a investir seus recursos limitados e receber incentivos dos

órgãos gestores, para melhorar ainda mais a probabilidade de obter melhores

produtividades (Fox, 2000).

14

Comunidades nas áreas semiáridas do Zimbábue utilizam práticas agrícolas, mas

não conseguem rendimentos suficientes há anos por causa da baixa e errática precipitação.

Para melhor utilizar os reservatórios para irrigação, segundo Mugabe (2003), é melhor usar

a água no início da estação seca, pois o volume acumulado permite maior evaporação. A

evaporação efetiva é maior porque há mais água, e assim pode-se "competir" com essa

perda. Uma boa gestão, que analise a quantidade de água utilizada em relação à quantidade

de água no reservatório, torna-se necessária para o uso sustentável dos recursos hídricos de

superfície. O volume de água no reservatório deve ser monitorado para permitir que

decisões racionais sobre a fixação das taxas admissíveis do uso da água durante a estação

seca, assegurem que uma “reserva" de água será mantida em caso de chegada tardia das

chuvas. Caso sejam atingidos os níveis críticos, o uso da água pode ser reduzido e o uso

não essencial, parado.

No semiárido do Nordeste do Brasil, o Departamento Nacional de Obras Contra as

Secas – DNOCS, criado em 1909, implantou uma infra-estrutura hidráulica de açudes,

poços e canais, no intuito de melhorar as condições de convivência no semiárido. Essa

estrutura tem entre seus objetivos auxiliar a produção agrícola irrigada, com criação de

perímetros públicos de irrigação. Estes vem sendo objeto de programas de emancipação

através das cooperativas de irrigantes que se instalaram ao longo dos anos, ou dos distritos

de irrigação ou associações de usuários de água (Vieira, 2003).

Para que a irrigação na região seja bem sucedida, e considerando que os consumos

de água são maiores nos reservatórios, precisam ser bem analisados os aspectos como

distribuição da terra, cultivos, infra-estrutura complementar e logística de escoamento de

produção, pois a experiência de produção agrícola no Nordeste comprova que não é só a

falta de água que compromete o desenvolvimento regional (Cirilo, 2008).

2.4. Análise dos ganhos provenientes das vazões transpostas para o Nordeste

Setentrional

A solução para os problemas de escassez hídrica no Nordeste vai além da

construção de açudes: exige um conjunto de atividades e intervenções. Uma solução

possível é otimizar a oferta e uso de água nas bacias locais e, posteriormente, ampliar a

oferta com água proveniente de outras regiões (Azevedo et. al, 2005).

15

De acordo com Rigueto (2000), no Nordeste Setentrional, as águas armazenadas nos

açudes são mal utilizadas. Os espelhos de água são mantidos em máximos possíveis,

promovendo grandes perdas por evaporação nos períodos secos. Entretanto, nas cheias os

volumes de espera são mantidos menores, para o caso de fortes e persistentes precipitações.

Se fosse garantida vazão firme às necessidades básicas de abastecimento de água seriam

atendidas. Essa sinergia ofereceria aos açudes a oportunidade de operar de forma menos

conservadora, sem a preocupação de esvaziamento e possível colapso no abastecimento

humano. Essa indução sinérgica, como é enaltecido pelo Projeto de Transposição de Águas

do São Francisco (MIN, 2000), traria ganhos consideráveis nas vazões regularizadas.

É importante observar que tais ganhos no Nordeste brasileiro não serão possíveis

sem que haja a solução de algumas contradições. Segundo Guimarães Jr. et. al. (2000), a

região não desenvolveu uma cultura de uso eficiente da água. Convive-se com práticas

rudimentares de irrigação e com uma operação caótica dos reservatórios. Também há

grandes desperdícios de água no abastecimento urbano.

A análise do atendimento às demandas com e sem o Plano de Integração do São

Francisco (PISF) foi realizada por Azevedo et. al (2005). O objetivo foi avaliar o projeto do

ponto de vista da alocação da água para o atendimento às demandas nas bacias receptoras.

Foram realizadas simulações do sistema com o auxílio do modelo de rede de fluxo

Acquanet. Três cenários foram simulados: (I) verificação da condição de atendimento das

demandas do Nordeste Setentrional sem o PISF; (II) atendimento às demandas do Nordeste

Setentrional com a regra de operação estabelecida pelo termo de outorga fornecido pela

ANA (2005); e (III) operação para maximizar o atendimento de todas as demandas do

Nordeste Setentrional buscando aumentar os níveis de garantia sem qualquer restrição

operativa. Ou seja, sem obedecer às condições de outorga.

Os resultados indicam que a maioria das demandas do Nordeste Setentrional são

atendidas com níveis de garantia superiores a 90% mesmo sem o PISF. A garantia de

atendimento dessas demandas aumenta com o PISF e o aumento das garantias de

abastecimento das demandas está condicionado à maior disponibilidade de água para o

atendimento das demandas das bacias receptoras, com ou sem restrição de bombeamento. A

regra de operação da outorga permite atingir níveis de garantia satisfatórios para as

demandas do Nordeste Setentrional e manter níveis mais elevados de garantia para a

16

demanda ambiental e de geração de energia a jusante de sobradinho.

Outros estudos foram realizados para avaliar os ganhos hídricos em bacias

hidrográficas que receberam as águas transpostas do rio São Francisco. Aragão (2008)

estudou o Projeto de Integração do Rio São Francisco com as bacias do Nordeste

Setentrional, principalmente no Eixo Leste, no qual está inserido um sistema de

reservatórios localizados nas sub-bacias do Alto e Médio Cursos do rio Paraíba. Foram

realizadas simulações com o modelo matemático Acquanet, baseado em rede de fluxo, para

vários cenários de política de operação em um sistema de quatro reservatórios para

quantificar a sinergia hídrica. Duas situações de atendimento às demandas foram utilizadas:

apenas abastecimento humano e abastecimento humano com irrigação.O estudo sugere que

há necessidade de alguns cuidados para que sejam estabelecidas regras de operação. Foram

avaliadas a forma de transporte e quantidade de água transposta, no sentido de aumentar a

disponibilidade e eficiência do uso da água.

Guimarães Jr. et. al. (2000) estudaram os possíveis ganhos oferecido pela

transposição sobre os recursos hídricos do estado do Rio Grande do Norte. O estudo

conclui que a sinergia hídrica é menor que a prevista no PISF em relação às condições

atuais de oferta e demanda hídrica.

Righetto (2003) estudou a simulação operacional do reservatório Armando Ribeiro

Gonçalves (ARG), buscando verificar a magnitude dos ganhos hídricos deste reservatório,

considerando diferentes cenários de demanda. Além disso, foi verificada a possibilidade de

haver ganhos sinergéticos em pequenos e médios açudes, como o açude Cruzeta, no caso de

haver disponibilidade de fontes transpostas para o atendimento das comunidades.O estudo

sugere que o melhor aproveitamento no reservatório ARG é atingido quando se dispõe de

vazões exógenas garantidas, com uma demanda significativa, igualando ou superando a

vazão regularizada de longo período. O açude Cruzeta poderá ter sua operação melhorada

com a viabilidade de garantia da oferta hídrica para abastecimento das populações através

de água transposta por adutoras. Para um nível de garantia de 90%, há uma elevação de

50% da oferta para irrigação.

2.5. Conflitos pela água e integração de bacias hidrográficas

A escassez de água é um limitante para o desenvolvimento, sendo assim motivo de

17

confrontos em todo o mundo. As tensões são mais graves nos países em desenvolvimento,

onde os recursos hídricos disponíveis são mais poluídos e desperdiçados. Especialistas em

recursos hídricos mundiais apontam que 261 dos grandes rios do planeta têm cursos que

atravessam territórios de dois ou mais países, sem que existam acordos disciplinando o uso

de suas águas (Cirilo, 2010).

Rios, lagos e aquíferos transfronteiriços são muitas vezes as únicas fontes de água,

entre estados e países, que podem ser explorados economicamente. A ausência de acordos

entre os usuários da água, para alocação e utilização, faz da escassez uma criadora de

tensões entre os usuários (Biswas, 2008).

Um exemplo de rio compartilhado como fronteira é o rio Danúbio, que atravessa

muitos países da Europa Central, assim como o Nilo, no nordeste da África e o rio Mekong,

no sudeste da Ásia. Fronteiras compartilhadas por rios trazem mundo afora um histórico de

conflitos, tratados e acordos.

Segundo Cirilo (2010), os conflitos pela água ocorrem principalmente sob dois

aspectos: a) disputa pela água, em diferentes escalas: usuários próximos a um corpo d’água;

conflitos de interesses entre regiões, estados, países, cada um procurando implantar projetos

que dependem da água; b) conflitos entre os usos dos recursos hídricos e o ambiente nos

quais os mesmos se inserem.

Historicamente muitas nações negociaram acordos mutuamente aceitáveis, mas é

muito improvável que um tratado específico possa ser reproduzido indiscriminadamente em

outro local. Cada corpo d’água transfronteiriço é diferente em termos de tamanho,

disponibilidade hídrica e requisitos de utilização. Há também as diferenças nas condições

climáticas, físicas e ambientais da região, além das capacidades institucionais, de gestão

dos usuários envolvidos, das relações históricas e aspirações sociais das pessoas envolvidas

(Biswas, 2008).

A situação permanente de escassez de água no semiárido leva à necessidade de uma

gestão compartilhada, pois a água é um bem público e deve-se garantir a democratização

dos seus usos e a sua preservação (Garjulli, 2003). Entretanto, o processo de

desenvolvimento sustentável de qualquer região exige investimento nas mais diversas áreas

(infra-estrutura, meio ambiente, etc.) e a apropriação adequada dos recursos naturais nos

cenários atual e futuro (MIN, 2000).

18

Em direção oposta à conservação dos recursos naturais, as ações que promovem o

aproveitamento desses recursos para fins de desenvolvimento são em sua maioria

impactantes. Assim, chega-se à necessidade inevitável de se buscar as formas mais

racionais de uso dos recursos hídricos com minimização dos impactos ambientais (Cirilo,

2010).

O processo de transferir água a partir de rios e reservatórios mais distantes

localizados em outras bacias hidrográficas configura as chamadas transposições de água

entre bacias. No Brasil a prática de transposição de águas entre bacias já é utilizada, como

por exemplo, do rio Paraíba do Sul para o rio Guandu, para abastecer a cidade do rio de

Janeiro; do canal do Trabalhador, no Ceará, interligando o rio Jaguaribe e as bacias da

região de Fortaleza. Tais práticas nacionais não são recentes, como por exemplo o Sistema

Cantareira, que foi construído nos anos 1960-1970 para abastecimento da Grande São

Paulo, transpondo 31m3/s das águas da bacia do Piracicaba para a bacia do Alto Tietê

(Moretti, 2005).

Atualmente vivencia-se a execução das obras para transposição de águas do rio São

Francisco para os estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba e Pernambuco.

Entretanto, dois terços do território pernambucano fazem parte da bacia do São Francisco.

Então só se configura como transposição de águas a parcela que será destinada ao agreste

pernambucano (Cirilo, 2008).

Empreendimentos semelhantes à transposição do rio São Francisco foram

realizados, em regiões secas de países como Estados Unidos, Espanha, Equador, Peru e

Egito.

Segundo Cirilo (2010), a mais antiga experiência de transferência de águas entre

bacias nos Estados Unidos é o Grand River Ditch Project, construído em 1892 para

transpor água dos mananciais do rio Colorado para o rio Cache La Poudre, através de

canais. Outra experiência daquela região ocorre na bacia do rio Colorado, que drena em

território americano e no México. O primeiro acordo de partição das águas entre Estados

americanos foi proposto em 1902, beneficiando principalmente a Califórnia. A aprovação

só ocorreu em 1923, mesmo assim sem a adesão do Arizona, que só veio a aderir em 1944.

No mesmo ano o tratado com o México foi assinado, garantindo o recurso ao país a jusante.

19

Na Europa destaca-se a transferência do rio Tajo, denominado rio Tejo em Portugal,

na vertente do oceano Atlântico da Península Ibérica, até à região seca de Segura, sul da

Espanha. O projeto foi concebido em 1933 e concluído 40 anos depois, assegurando

transferência de 33m³/s.

Um dos maiores projetos de transferência de águas do mundo está em andamento no

Egito. A água captada do rio Nilo por meio do canal El Salam permitirá a irrigação de

aproximadamente 300 mil hectares, que se estenderão quase até à fronteira com Israel.

20

3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO

MOXOTÓ

O Açude Público Francisco Sabóia, também conhecido como Açude Poço da Cruz,

está localizado no município de Ibimirim, na Bacia do Rio Moxotó, no Estado de

Pernambuco. A bacia do Moxotó, por sua vez, está inserida na bacia hidrográfica do rio

São Francisco.

A bacia do rio São Francisco está dividia em 04 (quatro) regiões fisiográficas,

compondo o Alto, Médio, Submédio e Baixo São Francisco. A bacia do rio Moxotó está

localizada na região fisiográfica conhecida como Submédio. A Figura 3.1 apresenta as

unidades hidrográficas de referência e a divisão fisiográfica da região hidrográfica do São

Francisco, com destaque para a bacia do rio Moxotó.

A bacia do rio Moxotó possui localização estratégica no semiárido nordestino.

Abrange uma população de aproximadamente 185.000 habitantes, ou seja, 2,34% da

população do estado de Pernambuco (SECTMA/PE, 2006).

A bacia localiza-se entre as latitudes 7º52’ e 9º21’ sul, e entre as longitudes 37º00’

e 38º15’ oeste. A área total da bacia é de 9.619km2. Deste total, 91,2% se encontram no

estado de Pernambuco e os 8,8% restantes, em Alagoas.

O rio Moxotó nasce a 700 metros de altitude, próximo à localidade de Passagem de

Pedra, no limite entre os estados da Paraíba e de Pernambuco. Por sua característica de

cortar mais de um estado, é um curso d'água sob domínio da União. O rio tem uma

extensão total de 226km, possuindo regime intermitente com vários reservatórios ao longo

do seu curso.

21

Figura 3.1 - Unidades hidrográficas de referência e divisão fisiográfica da região

hidrográfica do São Francisco

(Fonte: PNRH, 2006)

Bacia do rio

Moxotó

22

Figura 3.2 - Mapa de localização da bacia hidrográfica do rio Moxotó

(Fonte: PROASNE, 2004)

A área da bacia que pertencente ao estado de Pernambuco, 8.772,32km2, possui 12

municípios inseridos parcial ou totalmente, como mostra a Tabela 3.1. Destes municípios,

apenas sete possuem sede na bacia.

23

Tabela 3.1 – Municípios pernambucanos inseridos na bacia do Moxotó

Município Sede Localizada

na Bacia

Área do

Município (km2)

Área do Município

na Bacia (%)

Arcoverde * 380,6 35,0

Buíque 1.279,0 27,8

Custódia * 1.484,6 88,6

Floresta 3.690,3 0,0

Ibimirim * 1.901,5 100,0

Iguaraci 773,6 3,7

Inajá * 1.359,0 100,0

Jatobá 180,0 26,1

Manari * 290,3 90,2

Sertânia * 2.359,4 100,0

Tacaratu * 1.244,0 43,1

Tupanatinga 869,8 47,8

Fonte: PERH/PE, 1998.

A bacia está limitada ao norte pelo estado da Paraíba e pela bacia do rio Pajeú em

Pernambuco; a leste pelas bacias dos rios Ipojuca e Ipanema, também em Pernambuco; a

oeste pela bacia do rio Pajeú, em Pernambuco; e ao sul, pelo lago da UHE de Paulo

Afonso no rio São Francisco e com a bacia do rio Capiá em Alagoas.

A partir da sua nascente, o rio percorre aproximadamente 54km de extensão, até

desaguar no açude Engenheiro Francisco Sabóia (Poço da Cruz). Os maiores açudes estão

descritos na Tabela 3.2 a seguir.

24

Tabela 3.2 - Principais açudes da bacia do rio Moxotó

Açude Município Capacidade Máxima

(1000m3) Uso / Finalidade

Engenheiro Francisco Sabóia Ibimirim 504.000 Irrigação

Custódia Custódia 21.623 Irrigação e Abastecimento

Cachoeira I Sertânia 5.950 Abastecimento

Barra Sertânia 2.738 Abastecimento

Fonte: SECTMA/PE, 2006.

3.1. Aspectos fisiográficos

A bacia do rio Moxotó é coberta de norte a sul, em 89% da área, por caatinga. A

região pode ser enquadrada como região de savana. A cultura cíclica ocupa 7% da região,

enquanto que os 4% restantes são ocupados por vegetação arbórea aberta.

A bacia apresenta vários metamorfismos regionais, onde duas feições se destacam.

A primeira é uma área de natureza cristalina com predomínio de gnaisses ao norte. A outra

é uma área sedimentar de arenitos pertencentes ao aquífero Jatobá na faixa central da bacia,

no sentido SO-NE.

Os recursos minerais da bacia compreendem argila, areia quartzosa, amianto,

calcário, cristais de quartzo, caulim, ferro, grafite, mármore, talco, vanádio e vermiculita.

Destes, apenas o caulim é explorado economicamente (MMA, 1998).

Os solos existentes na bacia são bastante variados. São identificados mais de dez

grupos pedológicos distintos. Há uma nítida predominância dos solos do tipo Bruno Não-

Cálcicos ao norte da bacia, areias quartzosas álicas ao centro e planossolos solódicos

eutróficos ao sul, bem como ao norte. Esta formação cria um triângulo imaginário formado

pelas localidades de Sertânia, Arcoverde e Algodões.

Segundo a CODEVASF, a bacia apresenta um potencial de solos agricultáveis

classe 3 de terras para irrigação, com uma área de 182.500 hectares (MMA, 1998).

25

3.2. Aspectos hidroclimatológicos

O clima predominante é do tipo Bsh (Köppen), que se caracteriza por:

- apresentar evaporação maior que a precipitação média anual;

- chuva entre 380 e 740mm anuais; e

- temperatura média anual superior a 18ºC.

Na região do Moxotó, as chuvas médias anuais variam entre 500 e 1.100

milímetros. As chuvas são irregularmente distribuídas ao longo do ano. O período chuvoso

é de março a julho. No restante do ano, predomina a seca.

A única estação climatológica do INMET localizada no município de Arcoverde,

PE, registrou uma média de 22,9 graus Celsius no período de 1961 a 1990. A ocorrência de

temperaturas médias elevadas é conseqüência da forte radiação solar que incide na região.

A umidade relativa do ar média na região é de aproximadamente 70%. Os meses

mais úmidos vão de maio a agosto, enquanto que os secos vão de outubro a fevereiro.

A insolação média anual, número de horas de incidência solar na região, é de 2600

horas, em especial, entre os meses de setembro e março, com redução entre os meses de

abril a agosto.

Os ventos na região têm velocidade média de 3,4m/s. As máximas, que ocorrem de

setembro a novembro, são de 4,4m/s na direção SE.

3.3. Comitê de bacias e conselho de usuários

A bacia do Moxotó possui um Comitê de Bacia Hidrográfica, implantado em

11/11/1999, que atua apenas na porção pernambucana. Também há um Conselho de

Usuários do Açude Poço da Cruz, implantado em 19/06/1998.

O Comitê de Bacia é formado por representantes dos poderes públicos municipais,

estadual e federal, sociedade civil organizada e usuários de água. O Conselho de Usuários é

constituído por órgãos públicos, entidades civis e usuários de água (SECTMA/PE, 2006).

O Comitê de Bacia e o Conselho de Usuários têm suas atribuições apresentadas na

Tabela 3.3.

26

Tabela 3.3 – Atribuições dos Conselhos de Usuários e Comitê de Bacias

Comitê de Bacias Conselho de Usuários

Arbitrar, em primeira instância

administrativa, os conflitos relacionados

aos recursos hídricos.

Estabelecer parcerias para a execução e

acompanhamento das atividades de

operação, manutenção e conservação dos

sistemas hídricos.

Acompanhar a execução e aprovar o plano

diretor de recursos hídricos da bacia

hidrográfica.

Promover atividades de educação ambiental

junto às entidades representadas e às

comunidades da sua área de atuação.

Promover o debate sobre as questões de

interesse da bacia hidrográfica, buscando

envolver a população.

Participar da formação e funcionamento do

Comitê de Bacia Hidrográfica em que está

inserido.

Fonte: SECTMA/PE, 2006.

Há dos produtores na ampliação da área irrigada na região do Moxotó, que só será

possível com o aumento da disponibilidade hídrica na região e redução dos desperdícios,

conforme discutido em capítulos seguintes.

O projeto Arco-íris identificou uma área de 9.879ha que podem ser irrigados por

qualquer método de irrigação, além 5.398ha que podem ser irrigados por aspersão. Assim,

há um potencial irrigável total de 15. 277ha (MIN,2000).

3.4. O açude Poço da Cruz

O Açude Público Francisco Sabóia, ou Poço da Cruz, está localizado no município

de Ibimirim, no estado de Pernambuco. O açude barra o rio Moxotó e possui uma bacia

hidrográfica de 4.716km2, avaliada para o desenvolvimento desta pesquisa.

O reservatório possui profundidade máxima que varia entre 37 e 50m. A área da

bacia hidrográfica que contribui para o açude tem contribuição direta de onze riachos e

quatro rios: Moxotó, Cupity, Mel e Piutá.

O açude foi projetado pela Inspetoria Federal de Obras Contra as Secas - IFOCS,

atualmente Departamento Nacional de Obras Contra as Secas – DNOCS. As finalidades

principais eram a irrigação das terras a jusante e a montante do vale, a piscicultura e a

27

geração de energia.

O aproveitamento energético da barragem se daria por uma pequena usina

hidrelétrica. A usina construída possui capacidade total de 1.660 kVA, com duas unidades

geradoras (turbinas tipo Francis). A pequena central hidrelétrica - PCH encontra-se

desativada há anos.

O início da construção do açude data de 1957, com canteiros de obras e estradas de

acesso. Após várias paralisações, a obra foi concluída em 1958.

No início dos anos setenta iniciou-se o uso das águas para irrigação, chegando ao

auge em meados dos anos oitenta. Com a falta de chuvas e o uso de forma desordenada, foi

necessário empregar artifícios como racionamentos. O colapso total no fim dos anos

noventa levou ao abandono das áreas irrigáveis e de toda a estrutura de transporte da água,

como os canais de irrigação.

As Tabelas a seguir apresentam as características técnicas do reservatório e da PCH.

As características do açude são apresentadas na Tabela 3.4. O reservatório possui duas

barragens, uma principal de enrocamento e outra auxiliar de terra, conforme informações

apresentadas nas Tabelas 3.5 e 3.6. As características do vertedouro e da descarga de fundo

são ilustradas nas Tabelas 3.7 e 3.8. As informações referentes à usina hidrelétrica

desativada estão na Tabela 3.9.

28

Tabela 3.4 – Características do açude Poço da Cruz

Característica Informação

Capacidade 504.000.000m3

Localização Ibimirim – PE

Sistema São Francisco

Rio Moxotó

Bacia hidrográfica 5.000*km

2

Bacia hidráulica 59km2

Precipitação média anual 620mm

Descarga máxima ordinária 2.370m3/s

Descarga máxima secular 4.100m3/s

Descarga máxima observada 3.200m3/s

* Valor aproximado (Fonte: MIN, 2005). Avaliada neste trabalho em 4.716km2.

Tabela 3.5 – Características da barragem principal

Característica Informação

Tipo Enrocamento

Altura máxima 42,5m

Largura máxima da base 161,88m

Extensão pelo coroamento 420,00m

Largura do coroamento 14,00m

Volume de enrocamento 676.734m3

Volume de terra 263.927m3

Fonte: MIN, 2005.

29

Tabela 3.6 – Características da barragem auxiliar

Característica Informação

Tipo Terra

Altura máxima 8,00m

Extensão do coroamento 1.600m

Largura do coroamento 4,80m

Volume de terra 391.968m3

Fonte: MIN, 2005.

Tabela 3.7 – Características do vertedouro

Característica Informação

Largura 600,00m

Revanche 4,00m

Lâmina máxima 2,30m

Volume de escavação 22.000m3

Fonte: MIN, 2005.

Tabela 3.8 – Características da descarga de fundo

Característica Informação

Tipo Galeria

Número de tubos 02

Diâmetro 2,00m

Extensão 300,00m

Fonte: MIN, 2005.

30

Tabela 3.9 – Características da usina hidrelétrica

Característica Informação

Turbina 02

Potencial 2.000 CV

Capacidade de geração 1.660 KVA

Tipo de turbina Francis

Situação Desativada

Fonte: MIN, 2005.

3.4.1. O perímetro irrigado

O perímetro irrigado do Moxotó (PIMOX) ocupa áreas dos municípios de Ibimirim

e Inajá, na zona fisiográfica do sertão de Pernambuco, microrregião do sertão do Moxotó,

distante 340km da cidade do Recife.

O perímetro está localizado em uma área imediatamente a jusante do açude, e se

estende por cerca de 40km de ambos os lados do rio Moxotó. O objetivo principal do açude

é garantir o suprimento de água ao perímetro irrigado.

A área irrigada é constituída, em sua maioria, por terras aluviais. Os solos possuem

textura média fina e são bons para irrigação, segundo normas do "Bureau of Reclamation",

dos Estados Unidos.

O projeto de irrigação do Moxotó, de acordo com os estudos de transposição do São

Francisco (MIN, 2000), abrange a área total desapropriada de 12.395,96ha, com uma área

irrigável de 8.596ha, sendo a área efetivamente implantada de 5.607ha. A irrigação difusa

abrange 400ha de área a montante do reservatório e 600ha a jusante, perfazendo uma área

total de 1.000ha.

A área total implantada, 5.607ha, pode ser dividida em dois grupos. As unidades

familiares possuem 3.711ha, enquanto a exploração empresarial usa 1.896ha.

A área do projeto é constituída de solo aluvional, com predominância de solos de

origem sedimentar. O projeto foi planejado para 560 lotes familiares, com área média de

6,6ha, e 33 lotes empresariais, com área total de 3.030ha.

31

É importante ressaltar que esses dados se referem ao período de auge do projeto. A

evolução do perímetro no tempo é apresentada a seguir.

A irrigação na área é feita em sua maioria por gravidade e o método utilizado é o de

infiltração por sulcos, empregando-se sifões. A água sai do açude e é transportada por um

canal principal que se deriva para dois adutores distintos, para abastecimento das margens

direita e esquerda. Todos os canais são abertos, causando perda significativa de água no

trajeto por evaporação.

As características dos canais adutores são apresentadas na Tabela 3.10.

Tabela 3.10 – Características dos canais adutores

Canal Adutor Extensão

(km)

Vazão Máxima de Projeto

(m3/s)

Principal 6,20 16,0

Direito 31,00 8,8

Esquerdo 30,20 7,2

Fonte: DNOCS, 1985.

A Tabela 3.11 apresenta os parâmetros climáticos da região.

Tabela 3.11 - Parâmetros climáticos da região

Precipitação média anual 418 mm

Temperatura média anual 25ºC

Temperatura média no mês mais quente (novembro) 27,5ºC

Temperatura média no mês mais frio (julho) 22,1ºC

Velocidade Média do vento 2,3 a 8,3km/h

Evaporação (tanque classe A) 2.941mm

Fonte: MIN, 2005

O tipo de clima na região propicia o cultivo de frutas tropicais. De acordo com a

Associação dos Produtores Rurais Irrigantes do Vale do Moxotó – UNIVALE, são

produzidos na região banana, milho, goiaba, feijão, pimentão, tomate, acerola, coco e

32

capim.

Para poder organizar a produção, comercializar, tomar e repassar financiamentos

dos irrigantes foi criada a Cooperativa Agrícola Mista dos Irrigantes do vale do Moxotó

Ltda. – CAMIVAX. Após passar por vários problemas a CAMIVAX perdeu credibilidade e

foi desativada, dando origem à Associação dos Produtores Rurais e Irrigantes do Vale do

Moxotó – UNIVALE.

33

4. ANÁLISE DA OPERAÇÃO DO AÇUDE POÇO DA CRUZ

4.1. Histórico da construção e importância do açude

O Açude Público Engenheiro Francisco Sabóia, popularmente conhecido como

Açude Poço da Cruz, teve sua construção iniciada no ano de 1957, sendo inaugurado pelo

então presidente da república Juscelino Kubistchek em 22 de outubro de 1959.

O Departamento Nacional de Obras Contra as Secas – DNOCS elaborou vários

estudos sobre o potencial irrigável de terras no Nordeste, na década de 1970. A partir

desses estudos, foi criado o que seria mais tarde o Perímetro Irrigado da Bacia do Rio

Moxotó - PIMOX.

O perímetro irrigado está localizado no Sertão de Pernambuco, imediatamente a

jusante do açude, ocupando uma área de 12.395ha nos municípios de Ibimirim e Inajá.

Na época dos estudos para implantação do perímetro, a irrigação era totalmente

voltada para o aproveitamento de solos aluvionares. Utilizavam-se métodos gravimétricos

de distribuição da água para irrigação nos lotes, sem muita preocupação com a baixa

eficiência de distribuição e perdas.

A partir do início da execução do projeto do PIMOX, no ano de 1973, e em toda a

década de 1980, a operação foi ampliada. A área utilizada por pequenos irrigantes superou

os 4.000ha, enquanto a área para irrigação privada chegou a 1.896ha.

No auge do PIMOX, entre 1980 e 1983 as águas do açude beneficiaram mais de

6.000 famílias de colonos e posseiros, gerando mais de 20.000 empregos diretos e 5.000

indiretos. A região chegou a ser denominada “ELDORADO DO SERTÃO DE

PERNAMBUCO”, de acordo com o Jornal do Commercio – 1994.

Em 1991 iniciou-se um período de racionamento das águas do açude, e em 1993 o

volume acumulado chegou a atingir níveis críticos. O volume total caiu para cerca de 15%

da capacidade, em torno de 74 milhões de metros cúbicos, sendo necessário o início de

medidas de restrição de uso.

Em outubro de 1995, com aprovação na Assembléia Geral de Irrigantes, é criada a

Associação dos Produtores Rurais Irrigantes do Vale do Moxotó – UNIVALE, responsável

por administrar o perímetro irrigado e o uso das águas do reservatório sob a supervisão,

34

fiscalização e apoio do DNOCS.

As fortes estiagens, o alto índice de evaporação e uso pouco responsável das águas

do açude reduziram a capacidade de fornecimento de água para atendimento à demanda. A

situação gerou a necessidade do fechamento das comportas, geralmente abertas 24 horas

por dia sem qualquer controle.

O aumento nas restrições do fornecimento de água e a redução de áreas irrigadas

não resolveram o problema do volume acumulado no açude. Com o passar do tempo, foi

necessária a paralisação total do projeto e suspensão do uso das águas do reservatório para

irrigação, provocando impactos negativos à economia regional e local.

A paralisação da irrigação durou até 2004, ano em que houve uma recuperação do

volume acumulado no açude devido às precipitações acima da média nos meses de janeiro e

fevereiro. A capacidade de acumulação foi atingida, viabilizando o reinício das atividades

do PIMOX.

A retomada das atividades do perímetro, que ficaram paralisadas por anos, exigiu a

recuperação das estruturas de transporte da água, que foram danificadas pelo longo tempo

em desuso e pelas enchentes causadas pelas chuvas do início de 2004.

As atividades de irrigação foram retomadas parcialmente em outubro de 2004,

contemplando 58 lotes agrícolas e 79 irrigantes. A área reativada foi pequena, pois a

estrutura da tomada d’água não permitia liberação de volumes maiores que 1.000l/s. Os

canais de irrigação estavam danificados, propiciando perda de água.

A retomada da irrigação está sendo feita, aos poucos, com a recuperação dos canais

e da estrutura, e alguns agricultores já iniciam os seus plantios. Mas é necessária uma

grande mudança com relação ao sistema de irrigação empregado, pois ainda é utilizada a

prática de irrigação superficial por sulco com sifão, como no período áureo do perímetro.

Essa total ausência de técnica de irrigação adequada acarreta um elevado desperdício de

água.

As Fotos 4.1 a 4.3 ilustram a situação encontrada na região em março de 2009.

35

Foto 4.1 – Central hidrelétrica desativada na bacia do rio Moxotó

Foto 4.2 – Estrutura de transporte da água no canal principal do PIMOX

(Perímetro Irrigado do Moxotó)

Foto 4.3 – Estrutura de transporte da água nos lotes de irrigação na bacia do Moxotó

36

4.2. Dados hidrológicos, simulação e balanço hídrico do reservatório

A bacia do rio Moxotó em termos hidrológicos é pobremente monitorada,

principalmente na região a montante ao reservatório, e a exploração das águas do açude

realizada de forma pouco eficiente. Foram avaliadas todas as séries monitoradas a

montante do reservatório: precipitação, evaporação, vazão afluente e defluente, nível

acumulado no açude.

Em toda bacia há apenas duas estações fluviométricas em operação pela rede

nacional: uma a montante do reservatório e outra a jusante. Ambas no rio Moxotó, a

estação fluviométrica de Caroalina (montante) apresenta uma série histórica de período

muito curto (2005 a 2008), e a estação fluviométrica de Inajá (jusante) tem influência do

barramento do reservatório de Poço da Cruz.

Circunstâncias semelhantes foram encontradas nas séries de precipitação. O

monitoramento na área de contribuição ao reservatório é feito por duas operadoras: uma

nacional (ANA) e outra Estadual (LAMEPE). A rede nacional opera atualmente apenas

uma estação (estação pluviométrica de Caroalina) instalada há poucos anos. Entretanto, um

estudo de consistência realizado pela ANA, referente ao período de 1933 a 2001, analisou

estações extintas na área, criando séries estendidas para o período citado. Os dados

estaduais, com um número maior de estações em operação, são de um período mais recente

em relação ao inicio do período de consolidação das estações da ANA.

A evaporação na área não é monitorada há anos por métodos diretos, Tanque Classe

A, por exemplo. Apenas são realizadas coletas de dados hidrometeorológicos, pelo

LAMEPE, em municípios próximos ao reservatório, possibilitando a determinação por

métodos indiretos.

Os poucos registros da vazão captada no açude não são suficientes, para avaliar

adequadamente o uso da água. O histórico de volumes acumulados no açude apresentados

pelo DNOCS em sua página na Internet traz um período muito menor que o período de

operação do açude, com falhas de observação longas. Para preencher as falhas mais

recentes, e de posse da curva cota-volume, foram utilizadas as séries de cota do açude

coletadas pelo convênio SRHE/PE e SGB/CPRM, em parceria com o DNOCS.

A simulação da série de volume acumulado no açude de Poço da Cruz foi realizada

para o período de 76 anos (1933 a 2008). Devido à má qualidade dos dados existentes nas

37

estações fluviométricas situadas na bacia a montante do reservatório, as vazões afluentes

foram reproduzidas através de modelo hidrológico MODHAC. Observou-se a existência de

uma única estação a montante e com série de apenas cinco anos de observação.

Para isso, conforme apresentado em capítulo posterior, foi necessário analisar todos

os dados para calibração do modelo.

A evaporação não monitorada na região levou ao cálculo por métodos indiretos. A

utilização de tais métodos, como o de Penmman, não foi satisfatória, como será mostrado, o

que levou ao uso de dados de fontes como o PERH/PE (SECTMA, 1998) e PISF (ANA,

2000).

A vazão que é captada pelo canal principal do PIMOX foi medida em campanha,

durante a pesquisa, para melhor reproduzir as retiradas do açude.

Figura 4.1 – Localização das estações pluviométricas e fluviométricas utilizadas

38

4.2.1. Avaliação da precipitação média na bacia de contribuição do reservatório

O balanço hídrico do reservatório foi realizado para o período de 1933 a 2008.

Assim, as séries de dados utilizados para a reconstrução do volume devem possuir o mesmo

período.

A análise da precipitação na bacia foi iniciada com a avaliação de todas as estações

pluviométricas, a montante do reservatório, disponíveis na Rede Meteorológica Nacional,

operadas pela Agência Nacional de Águas – ANA, e as operadas pelo Laboratório de

Meteorologia de Pernambuco – LAMEPE.

Pesquisou-se, no Sistema de Informações Hidrológicas – Hidroweb da ANA, todas

as estações em operação na região a montante do Reservatório Poço da Cruz. Infelizmente

apenas a estação de Caroalina (cód. 837053) encontrava-se ativa. Instalada em novembro

de 2004, é operada pelo Serviço Geológico do Brasil – SGB/CPRM.

Considerando que a série observada na estação pluviométrica de Caroalina (cód.

837053) é muito pequena, a estação foi inicialmente descartada para o cálculo da

precipitação média na bacia.

A Tabela 4.1 apresenta as estações pluviométricas instaladas a montante do

reservatório e apresentadas no sistema Hidroweb da ANA.

A precipitação média na bacia hidrográfica de contribuição ao reservatório,

portanto, foi calculada inicialmente utilizando-se a série de precipitação consolidada pela

ANA, no período de 1933 a 2001.

39

Tabela 4.1 – Postos pluviométricos do Sistema Hidroweb – ANA, a montante do

reservatório

Código Nome Município Latitude longitude Início Fim Operadora

837030 Açude Poço da Cruz Ibimirim

-8,50 -37,73 1/12/58 1/12/85 DNOCS

837039 Algodões Sertânia

-8,32 -37,38 1/11/33 1/4/93 DNOCS

837005 Arcoverde Arcoverde

-8,43 -37,07 1/1/73 1/4/86 SUDENE

837003 Arcoverde (Rio

Branco)

Arcoverde -8,43 -37,07 1/8/13 1/12/84 DNOCS

837007 Brejo de São José Buíque

-8,52 -37,20 1/1/60 1/8/84 DNOCS

837008 Brejo do Piore Ibimirim

-8,62 -37,53 1/11/62 1/8/93 SUDENE

837009 Buíque Buíque

-8,62 -37,17 1/6/20 1/12/89 DNOCS

837010 Carualina Sertânia

-8,30 -37,58 1/11/62 1/3/93 SUDENE

837053 Caroalina Sertânia

-8,28 -37,56 1/11/04 1/8/08 CPRM

837011 Custódia Custódia

-8,10 -37,65 1/11/33 1/1/92 DNOCS

837014 Fazenda Caiçara Custódia

-8,35 -37,75 1/11/62 1/7/95 SUDENE

837021 Henrique Dias Sertânia

-8,28 -37,18 1/11/62 1/4/93 SUDENE

837020 Henrique Dias (RFN -

TIGRE - S. FIL)

Sertânia -8,28 -37,18 1/1/31 1/12/58 RFFSA

837025 Ibimirim (Jeritaco) Ibimirim

-8,38 -37,63 1/11/34 1/1/92 DNOCS

837027 Moderna Sertânia

-8,43 -37,42 1/11/62 1/4/99 SUDENE

837028 Moxotó Ibimirim

-8,72 -37,53 1/11/34 1/12/89 DNOCS

837031 Ponta da Vargem Buíque

-8,58 -37,32 1/11/62 1/3/92 SUDENE

737034 Quitimbu Custódia

-7,93 -37,62 1/7/62 1/12/91 SUDENE

837032 Rio da Barra Sertânia

-8,15 -37,48 1/11/62 1/1/99 SUDENE

837033 Sertânia (Alagoa de

Baixo)

Sertânia -8,08 -37,27 1/8/11 1/7/88 DNOCS

837036 Tupanatinga (Santa

Clara)

Tupanatinga -8,75 -37,35 1/11/62 1/6/93 SUDENE

837037 Xilili Sertânia

-8,40 -37,22 1/11/62 1/3/92 SUDENE

O programa SIGMA desenvolvido pelo grupo de Recursos Hídricos da UFPE para

processamento de dados e simulação hidrológica (Kyrillos, 2000), foi utilizado pra calcular

40

a precipitação média na bacia pelo método de Thiessen. Para isso, foram utilizados os

postos pluviométricos que fazem parte da base de dados de precipitação consolidada pela

ANA, no período de 1933 a 2001.

A Tabela 4.2 mostra as estações utilizadas no SIGMA para determinação da chuva

média na área de contribuição ao reservatório.

Tabela 4.2 – Postos pluviométricos consolidados pela ANA (série de 1933 a 2001)

Código Nome Município Latitude longitude

737034 Quitimbu

Custódia -7,93 -37,62

837011 Custódia

Custódia -8,10 -37,65

837032 Rio da Barra

Sertânia -8,15 -37,48

837033 Sertânia (Alagoa de Baixo)

Sertânia -8,08 -37,27

837007 Brejo de São José

Buíque -8,52 -37,20

837010 Carualina

Sertânia -8,30 -37,58

837014 Fazenda Caiçara

Custódia -8,35 -37,75

837021 Henrique Dias

Sertânia -8,28 -37,18

837025 Ibimirim (Jeritaco)

Ibimirim -8,38 -37,63

837027 Moderna

Sertânia -8,43 -37,42

837037 Xilili

Sertânia -8,40 -37,22

837039 Algodões

Sertânia -8,32 -37,38

A Figura 4.2 ilustra a distribuição dos postos na bacia. A Figura 4.3 ilustra a área de

contribuição de cada posto utilizado pelo SIGMA no cálculo da chuva média.

41

Figura 4.2 – Postos pluviométricos na bacia do açude Poço da Cruz utilizados no SIGMA

para o cálculo da precipitação média

Figura 4.3 – Áreas de contribuição dos postos pluviométricos no cálculo da precipitação

média pelo método de Thiessen

42

A Tabela com a precipitação média na área de contribuição calculada pelo programa

SIGMA no período de 1933 a 2001 encontra-se na Tabela 1 do Anexo I.

A série de 1933 a 2001 necessitava ser complementada até o ano de 2008.

Utilizaram-se então as estações operadas pelo LAMEPE na região. Os dados de chuva

advindos do LAMEPE foram consistidos através de preenchimento de falhas e correção de

leituras quando necessário. Foram realizadas poucas correções.

A consistência foi realizada com base nas diretrizes para análise de dados

pluviométricos utilizados pela consistência de dados da CPRM (CPRM, 2005). Os totais

mensais foram avaliados, para cada estação, segundo o programa HIDROPLU (versão 4.1).

O programa é um aplicativo disponibilizado pela ANA para consolidação de dados

pluviométricos.

A série de precipitação média foi então estendida, de 2002 a 2008, com o cálculo da

precipitação média na mesma área utilizando-se a série de precipitação do LAMEPE.

A Tabela 4.3 mostra os postos pluviométricos operados pelo LAMEPE que foram

utilizados para a determinação da chuva média na área de contribuição do reservatório.

Tabela 4.3 – Postos pluviométricos operados pelo LAMEPE na área a montante do

reservatório (série de 2002 a 2008)

Código Nome Município Latitude longitude

016 Arcoverde (IPA) Arcoverde

-8,43 -37,06

231 Arcoverde - PCD Arcoverde

-8,43 -37,06

234 Custodia (Povoado Caiçara) Custódia

-8,27 -37,73

147 Custodia Custódia

-8,09 -37,65

014 Ibimirim (IPA) Ibimirim

-8,54 -37,68

468 Ibimirim (Poço da Cruz) Ibimirim

-8,51 -37,71

243 Sertânia (IPA) Sertânia

-8,51 -37,22

337 Sertânia - PCD Sertânia

-8,06 -37,22

185 Sertânia Sertânia -8,06 -37,28

A Figura 4.4 apresenta a localização dos postos pluviométricos monitorados pelo

LAMEPE na bacia do Moxotó a montante do reservatório.

43

Figura 4.4 – Postos pluviométricos na bacia do açude Poço da Cruz operados pelo

LAMEPE

A Tabela 4.4 apresenta a precipitação média na área de contribuição calculada pelo

Método de Thiessen. Nesse caso foram considerados os postos pluviométricos operados

pelo LAMEPE, no período de 2002 a 2008.

Tabela 4.4 – Série de precipitação média na bacia de contribuição do açude Poço da Cruz

de 2002 a 2008.

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

2002 183,69 52,53 71,74 32,90 39,86 47,00 20,43 17,21 6,21 1,76 15,12 40,67

2003 58,10 107,99 76,34 61,95 56,45 15,42 15,32 29,99 21,91 24,03 32,69 7,50

2004 378,59 222,63 44,16 42,16 46,44 85,35 39,02 31,18 6,12 0,28 9,30 4,80

2005 40,62 74,32 164,80 43,74 63,18 116,66 26,64 41,59 1,71 0,02 1,61 68,76

2006 9,57 76,18 125,35 154,07 61,56 57,71 20,19 10,79 16,19 10,85 17,17 1,22

2007 8,48 175,72 160,11 70,64 83,97 43,24 24,17 31,51 14,92 2,46 9,99 8,59

2008 21,36 123,30 223,17 113,11 162,58 30,05 47,48 19,09 5,13 1,27 0,36 24,26

44

4.2.2. Precipitação no lago do reservatório

A simulação do volume no reservatório requer o cálculo do volume precipitado

sobre o mesmo. Foram plotadas todas as estações pluviométricas operadas pela ANA e pelo

LAMEPE, em relação ao reservatório, para identificar qual a estação mais próxima ao lago.

As estações mais próximas foram: Açude Poço da Cruz (cód. 837030) do banco de

dados consolidado da ANA (período de 1933 a 2001); e a estação Ibimirim (cód. 468)

operada pelo LAMEPE (período de 2002 a 2008).

A Tabela 4.5 apresenta as coordenadas e o município onde estão localizadas as

estações cujas séries são representativas da precipitação no lago.

Tabela 4.5 – Estações utilizadas na determinação da precipitação no lago

Código Nome Município Latitude longitude

837030 Açude Poço da Cruz Ibimirim

-8,50 -37,73

468 Ibimirim (Poço da Cruz) Ibimirim

-8,51 -37,71

As séries das duas estações foram unificadas, formando uma série única de 1933 a

2008. Isto é razoável devido ao fato de que as estações estão muito próximas. A Tabela

com a série de precipitação no lago do Açude Poço da Cruz de 1933 a 2008, encontra-se no

Anexo I.

4.2.3. Evaporação média na bacia de contribuição do reservatório

Atualmente não há monitoramento direto de evaporação na bacia. Assim, tentou-se

calcular a evaporação média a partir dos dados climatológicos medidos pelas estações

meteorológicas monitoradas pelo LAMEPE na região. Foram identificadas as estações de

Ibimirim e Arcoverde, instaladas na bacia do Moxotó.

O LAMEPE forneceu os dados climatológicos de temperatura máxima e mínima,

umidade relativa do ar, velocidade do vento e insolação. O cálculo da evaporação média foi

realizado com base no método de Penman, para as duas estações. Entretanto, a estimativa

apresentou valores muito abaixo do esperado.

Segundo Tucci (2000) o método de Penman tem como base o balanço de energia e

as características aerodinâmicas do processo. Para aplicação do método são necessários

45

seguintes informações:

- temperatura média (oC);

- umidade relativa do ar (%);

- radiação solar (cal/cm2.dia);

- número de horas de incidência solar real (horas/dia);

- velocidade do vento a 2 metros de altura do solo (km/dia).

O cálculo da evaporação através do método de Penman em mm/dia é estimado com

base na equação:

Eo (mm/dia) = (/y . qef/L + Ei)/(/y+1) (Equação 4.1)

/y (mB/oC) = 38640.10

7,5T/(237,3 + T) (Equação 4.2)

(237,3 + T)2

qef/L = [G(1-a) – T4 (0,56-0,09ea

1/2) (0,1+0,9p)] / L (Equação 4.3)

G (cal/cm2.dia) = Rt (0,24 + 0,58.p) (Equação 4.4)

ea (mmHg) = U.es/100 (Equação 4.5)

es (mmHg) = 4,58. 107,5T/(237,3 + T)

(Equação 4.6)

Ei = 0,35 (0,5 + w2/160) (es – ea) (Equação 4.7)

Onde:

Eo é a evaporação (mm/dia);

T é a temperatura média (oC);

qef é a evaporação em função do balanço de energia (mm/dia);

L é o calor latente de vaporização por unidade de massa (59 cal/cm2dia);

G é obtido por registros locais ou estimado (cal/cm2.dia);

46

Rt é a radiação líquida, constante tabelada obtida em função da latitude e do mês

(cal/cm2.dia);

a é parcela do albedo (0,05);

p é a proporção de insolação entre o número de horas de brilho solar e o máximo

possível (constante tabelada);

ea é a tensão parcial de vapor da superfície de água (mmHg);

U é a umidade relativa do ar (%);

es é a tensão de vapor saturado de uma altura da superfície (mmHg);

w2 é velocidade do vento a 2m do solo (km/dia);

é uma constante (1,19.10-7

cal/cm2dia).

A Tabela 4.6 apresenta os valores de radiação líquida, proporção de insolação e

número de horas de insolação por dia.

Tabela 4.6 – Tabela de parâmetros para o cálculo da evaporação

São apresentados, no Anexo II, os cálculos das evaporações pelo método de Penman

N (horas/dia) p Rt (cal/cm2.dia)

8S 10S 5S 10S 8S 10S

12,5 12,6 0,28 0,29 909 920

12,4 12,4 0,28 0,28 909 920

12,1 12,1 0,28 0,28 879 873

11,9 11,9 0,27 0,27 814 802

11,7 11,7 0,27 0,26 738 720

11,6 11,5 0,27 0,26 708 684

11,7 11,6 0,27 0,26 720 702

11,9 11,8 0,27 0,27 779 767

12,1 12,0 0,27 0,27 856 850

12,3 12,3 0,28 0,28 897 897

12,5 12,6 0,28 0,28 909 915

12,6 12,7 0,28 0,29 903 920

47

nas duas estações climatológicas.

O total anual médio esperado para a região era acima de 2.000 mm, mas os valores

calculados apresentaram-se significativamente menores. A Tabela 4.7 mostra a evaporação

média mensal e o total anual da evaporação calculada nas estações climatológicas de

Ibimirim e Arcoverde. Estas são comparadas à evaporação média na bacia estimada no

Plano Estadual de Recursos Hídricos (SECTMA, 1998).

Os valores estimados da evaporação não foram satisfatórios. Assim, optou-se pelos

valores médios mensais do PERH/PE, por serem mais representativos.

A evaporação média mensal apresentada no PERH/PE foi calculada através de

dados históricos de observação de Tanque Evaporimétrico Classe A, estação Poço da Cruz,

operada pelo DNOCS.

Tabela 4.7 – Evaporação média mensal calculada e apresentada no PERH/PE

Evaporação Média

na Bacia

(PERH/PE, 1998)

Evaporação

Calculada

Est. Ibimirim

Evaporação

Calculada

Est. Arcoverde

Janeiro 230,0 133,5 108,4

Fevereiro 184,5 106,1 108,8

Março 185,4 98,7 94,7

Abril 174,5 88,3 91,9

Maio 159,5 86,1 72,5

Junho 159,8 68,2 63,3

Julho 169,2 77,3 65,2

Agosto 218,5 71,8 80,1

Setembro 244,9 103,6 101,1

Outubro 289,6 118,4 127,9

Novembro 269,5 125,3 125,3

Dezembro 257,1 114,6 128,4

Total Anual 2.542,50 1.191,79 1.167,44

A Figura 4.5 ilustra a evaporação média mensal calculada para as estações de

48

Ibimirim e Arcoverde, e a evaporação apresentada para a região no PERH/PE.

Figura 4.5 – Evaporação média mensal calculada e apresentada no PERH/PE

4.2.4. Evaporação no lago do reservatório

A simulação do volume no reservatório depende do volume evaporado sobre o

mesmo. Como a tentativa de calcular a evaporação média não foi satisfatória, optou-se por

utilizar a evaporação representativa no lago apresentada para o Açude Poço da Cruz no

Plano de Transposição (MIN, 2000).

A evaporação apresentada no Plano foi calculada a partir dos dados de postos

evaporimétricos implantados pela Superintendência para Desenvolvimento do Nordeste –

SUDENE, nas décadas de 60 e 70, e estações climatológicas do Instituto Nacional de

Meteorologia – INMET, já desativadas. A Tabela 4.8 mostra a evaporação representativa

no espelho d’água para a barragem Engenheiro Francisco Sabóia.

49

Tabela 4.8 – Evaporação representativa no lago do açude Poço da Cruz

Evaporação no Lago

(MIN, 2000)

Janeiro 182,4

Fevereiro 152,8

Março 152,0

Abril 135,2

Maio 130,4

Junho 147,2

Julho 164,0

Agosto 208,8

Setembro 246,4

Outubro 251,2

Novembro 249,6

Dezembro 216,8

Total Anual 2.236,80

4.2.5. Série de vazão afluente medida

A bacia do Moxotó possui apenas duas estações fluviométricas em operação. São

elas: Caroalina (cód. 49100000), situada a montante do reservatório de Poço da Cruz; e

Inajá (cód. 49160000), situada a jusante do mesmo. As duas são operadas pela CPRM.

Considerando-se o objetivo de determinar a vazão afluente ao reservatório pelo rio

Moxotó, foi necessário estudar a vazão medida na estação Caroalina (cód. 49100000). A

estação encontra-se 6 km a montante do reservatório e sofre influência de remanso durante

as cheias.

A Tabela 4.9 apresenta as características das estações fluviométricas em atividade,

instaladas na bacia do rio Moxotó.

50

Tabela 4.9 – Estações fluviométricas na bacia do rio Moxotó

Código Nome Município Latitude longitude Início Operadora

49100000 Inajá Inajá -8,92 -37,83 1/4/1972 CPRM

49160000 Caroalina Sertânia -8,28 -37,57 1/12/2002 CPRM

A região da bacia apresenta, em geral, as maiores precipitações no mês de março.

Nessa época foi feito contato com a observadora responsável pelas leituras, que informou o

aumento de volume de água no rio. A informação possibilitou medições emergenciais no

local.

A medição de descarga foi realizada no dia 27 de março de 2009, pela equipe de

técnicos da CPRM. O objetivo foi obter pontos para atualização da curva-chave,

fundamental para o cálculo confiável das vazões até 2008.

A Tabela 4.10 mostra o resumo de medições de descarga realizadas na estação

Caroalina (cód. 49100000).

Tabela 4.10– Medições de descarga na estação fluviométrica de Caroalina

Data Número Cota (cm) Vazão

(m3/s)

8/2/04 01 256 43,89

13/2/04 02 176 9,46

20/2/04 03 143 2,03

4/4/08 04 396 149,00

5/4/08 05 266 37,60

27/3/09 06 185 2,98

A curva-chave foi determinada com o auxílio do programa Curva-chave (CPRM,

2001), versão 2.0, a partir das medições de descarga, perfis transversais e cotas médias,

disponíveis no Sistema Hidroweb.

As condições do escoamento são definidas pela forma e rugosidade do leito do rio,

havendo variabilidade ao longo do tempo dessas duas características. A mobilidade do leito

é um fenômeno frequente, sendo indispensável na determinação dos períodos de validade

51

das curvas. São vários os elementos geométricos que se modificam ao longo do tempo, em

função do nível da água, ou seja, levando-se em consideração o zero da régua como sendo o

nível de referência, (Tucci, 2000). De acordo com o comportamento das características da

estação, as curvas foram divididas em dois períodos.

A relação entre a altura de água medida e sua respectiva vazão é apresentada

matematicamente utilizando-se a forma exponencial do tipo:

Q = a (h - ho)n (Equação 4.8)

Onde:

h é o nível da água correspondente a vazão Q;

ho é o nível para o qual a vazão é nula;

a e n são constantes determinadas para um local.

Definiu-se uma curva válida de 01/01/2002 a 30/03/2005, e outra de 31/03/2005 a

31/12/2009. A Tabela 4.11 apresenta as equações de curvas-chave ajustada aos dados da

estação Caroalina (cód. 49100000).

Tabela 4.11 – Equações de curva-chave ajustadas para a estação Caroalina

Período Equação

01/01/2002 a 30/03/2005 Q = 29,28 (h - 1,25)1,738

31/03/2005 a 30/11/2009 Q = 33,45 (h -1,60)1,738

Onde:

Q é a vazão média diária; e

h é a cota média diária.

A Figura 4.6 ilustra a curva-chave atualizada da estação Caroalina (cód. 49100000).

52

Figura 4.6 – Curva-chave atualizada da estação fluviométrica de Caroalina

As cotas na estação foram medidas diariamente às 07h00min e 17h00min, e em

seguida calculada a média diária. Foram calculadas as vazões médias diárias da estação,

utilizando-se as curvas-chave definidas, e consequentemente as vazões médias diárias. A

Tabela 4.12 apresenta as vazões médias mensais calculadas com as equações da curva de

descarga da estação fluviométrica de Caroalina (cód. 49100000).

Tabela 4.12 – Vazão média mensal da estação fluviométrica de Caroalina

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

2003 0,04 0,00 4,63 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2004 23,30 5,43 1,42 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2005 0,00 0,00 4,70 0,27 0,03 0,44 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2006 0,00 0,00 1,46 9,00 0,86 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2007 0,00 0,23 0,24 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2008 0,00 0,23 38,30 10,00 1,40 0,91 0,00 5,41 0,10 0,00 0,00 0,00

2009 0,00 0,00 9,30 6,84 24,20 8,62 0,17 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

53

4.2.6. Série de vazão afluente simulada

A simulação do volume acumulado no reservatório de Poço da Cruz, no período de

1933 a 2008, dependia da vazão afluente de contribuição no mesmo período. A estação

fluviométrica de Caroalina (cód. 49100000), única a montante, não apresenta série com

duração adequada. Portanto, foi necessário empregar um modelo hidrológico chuva-vazão.

O modelo utilizado foi o Modelo Hidrológico Auto-calibrável – MODHAC,

desenvolvido pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas – IPH (Lanna, 1997). O modelo

simula a vazão com base na chuva e evaporação da região. Mas para que a vazão seja

simulada corretamente é necessário calibrar o modelo, encontrando parâmetros

representativos para a área.

O modelo foi escolhido, tem sido amplamente utilizado em bacias do semiárido

Nordestino, além da utilização no estudo de transposição com bons resultados. Segundo

EMPARN (2000), o MODHAC foi utilizado no Plano Estadual de Recursos Hídricos do

Ceará e nos Planos diretores de diversas bacias na Bahia.

A calibração do modelo não era possível com os dados existentes na bacia de

contribuição do reservatório, pois não havia vazão medida no exutório. Foi escolhida a área

de contribuição à estação fluviométrica de Caroalina (cód. 49100000), localizada a

montante do reservatório, para determinação dos parâmetros de calibração. De posse desses

parâmetros representativos, foi possível gerar vazão para toda a bacia de Poço da Cruz,

considerando que o comportamento hidrológico da área incremental seja o mesmo daquele

usado para calibração do modelo.

Calibração dos parâmetros do modelo

A calibração dos parâmetros pelo MODHAC utiliza como dados de entrada a

precipitação média na bacia, a evaporação média e a vazão medida no exutório, todos no

mesmo período de monitoramento. A vazão observada deverá ser aproximada pelo modelo,

em busca dos parâmetros ideais.

Os dados de precipitação média e evaporação, no período adequado, foram

selecionados para que fosse possível utilizar a vazão calculada com a curva de descarga em

Caroalina na calibração do modelo.

No cálculo dos polígonos de Thiessen foram utilizadas as estações apresentadas na

54

Tabela 4.13, operadas pelo LAMEPE. A Tabela 4.14 mostra a precipitação média calculada

para a área no período de janeiro de 2003 a dezembro de 2008. A evaporação média

adotada na calibração e simulação do modelo é a apresentada para a bacia do Moxotó no

PERH/PE.

Tabela 4.13 – Estações utilizadas para o cálculo do Thiessen na área de contribuição à

estação fluviométrica de Caroalina (cód. 49100000)

Código Nome Latitude Longitude

Área de

Influência do

Posto (%)

234 Custódia (Povoado Caiçara)

-8,27 -37,73 4,01

147 Custódia

-8,09 -37,65 45,72

337 Sertânia - PCD

-8,06 -37,22 14,27

185 Sertânia -8,06 -37,28 35,99

Tabela 4.14 – Precipitação média na área de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

2003 66,07 151,86 83,77 59,37 73,39 4,11 13,73 5,90 20,59 24,78 34,45 6,33

2004 387,63 189,96 59,24 80,74 42,49 47,21 46,77 26,45 0,22 0,22 3,33 6,23

2005 42,94 61,23 176,06 46,46 54,87 120,74 21,83 34,46 0,06 0,01 0,12 36,18

2006 18,37 121,99 159,94 154,49 80,07 34,30 14,79 1,01 12,02 30,29 39,57 0,34

2007 10,35 197,46 120,67 93,94 85,99 8,50 1,68 11,76 11,00 4,61 13,54 7,27

2008 33,47 113,79 218,30 129,25 179,89 25,16 28,61 9,39 4,59 2,77 2,76 31,60

Infelizmente, após inúmeras tentativas, o modelo não respondeu como esperado às

primeiras calibrações. A vazão gerada apresentava-se muito menor do que a vazão medida

na estação de Caroalina (cód. 49100000).

Buscando encontrar a causa da falha na calibração, toda a série de precipitação

média calculada foi analisada.

Nenhum erro evidente foi identificado nos dados de precipitação dos postos

55

envolvidos e na evaporação. Assim, optou-se por comparar a precipitação média com a

única estação não envolvida no processo e ainda em atividade: a estação pluviométrica de

Caroalina (cód. 837053).

As séries de chuva foram comparadas no período de janeiro de 2005 a dezembro de

2008, já que esta estação foi instalada em novembro de 2004. Observou-se que a

precipitação ocorrida nesta estação apresentava-se mais alta que a média na bacia para o

mês de março de 2008. Este era o mesmo período da falta de resposta satisfatória na vazão

gerada pelo modelo.

A descoberta deu indícios de que a estação deveria ser incluída no cálculo da chuva

média. O objetivo foi aumentar a precipitação média, para melhorar a resposta de vazão do

modelo.

A Figura 4.7 apresenta a média mensal da precipitação média calculada na bacia

hidráulica da estação fluviométrica de Caroalina e a precipitação medida na estação

pluviométrica de mesmo nome.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

jan/

05

mar

/05

mai/0

5

jul/0

5

set/0

5

nov/05

jan/

06

mar

/06

mai/0

6

jul/0

6

set/0

6

nov/06

jan/

07

mar

/07

mai/0

7

jul/0

7

set/0

7

nov/07

jan/

08

mar

/08

mai/0

8

jul/0

8

set/0

8

nov/08

Data

Pre

cip

ita

çã

o (

mm

)

Precipitação Média

Caroalina (cód. 837053)

Figura 4.7 – Média mensal da precipitação média calculada na bacia e precipitação na

estação pluviométrica de Caroalina

56

A precipitação média foi então recalculada de forma fragmentada, de acordo com os

dados existentes. De janeiro de 2003 a dezembro de 2004, foram consideradas apenas as

estações do LAMEPE. De janeiro de 2005 a dezembro de 2008 a precipitação foi

recalculada com estas estações e com a inclusão da série da estação pluviométrica de

Caroalina (cód. 837053). As estações são listadas na Tabela 4.15.

A precipitação média foi calculada através do Método de Thiessen. A Figura 4.8

ilustra a localização dos postos e a área de influência.

Tabela 4.15 – Estações utilizadas no cálculo da precipitação média de jan/05 a dez/08.

Código Nome Latitude Longitude

Área de

Influência do

Posto (%)

234 Custódia (Povoado Caiçara)

-8,27 -37,73 15,42

147 Custódia

-8,09 -37,65 35,85

337 Sertânia - PCD

-8,06 -37,22 14,27

185 Sertânia -8,06 -37,28 0,72

837053 Caroalina -8,28 -37,56 33,73

Figura 4.8 – Localização dos postos pluviométricos utilizados.

Sertânia PCD

(LAMEPE)

Custódia

(LAMEPE)

Custódia Caiçara

(LAMEPE)

Caroalina

(CPRM) Sertânia

(LAMEPE)

57

A Tabela 4.16 apresenta a precipitação média na bacia, no período de janeiro de

2005 a dezembro de 2008, com a inclusão da estação pluviométrica de Caroalina (cód.

837053). Para que o modelo fosse utilizado, as duas séries foram unificadas formando uma

série única, de janeiro de 2003 a dezembro de 2008.

Tabela 4.16 – Precipitação média na área de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina (cód. 49100000) no período de jan/05 a dez/08

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

2005 30,83 84,04 154,74 56,74 92,85 91,92 18,50 22,25 0,25 0,04 0,46 45,86

2006 2,49 91,96 172,56 131,81 67,70 37,87 18,18 4,91 11,36 22,09 36,17 0,89

2007 6,39 217,86 145,64 62,23 91,97 8,01 7,75 8,06 6,41 2,32 28,32 7,91

2008 23,05 163,12 328,59 108,41 151,02 32,23 39,28 13,41 4,19 2,27 2,26 24,44

A resposta do modelo à vazão gerada melhorou significativamente com a utilização

da nova série de precipitação média. A vazão média no período de calibração para a vazão

gerada foi de 1,40m3/s, e para a vazão medida de 1,51m

3/s, sendo a correlação encontrada

entre elas de 84%. As vazões estão ilustradas na Figura 4.9.

Uma nova calibração foi realizada posteriormente, considerando-se os níveis no

reservatório de Poço da Cruz.

58

0

5

10

15

20

25

30

35

40

jan/03 mai/04 set/05 fev/07 jun/08

Tempo (mês)

Vazão

(m

3/s

)

Caroalina - Observado

Caroalina - Calibrado

Figura 4.9 – Vazão calibrada e vazão medida na estação fluviométrica de Caroalina

A Tabela com os parâmetros de calibração encontrados para a bacia do Moxotó, na

região a montante do reservatório de Poço da Cruz na bacia hidrográfica da estação

fluviométrica de Caroalina, encontra-se no Anexo III.

De posse dos parâmetros de calibração do modelo para a bacia hidrográfica de

contribuição ao Açude Poço da Cruz, iniciou-se o processo de simulação da vazão na área

no período de 1933 a 2008.

Simulação da vazão para a bacia hidrográfica contribuinte ao açude de Poço da Cruz

A modelagem da vazão depende da precipitação. Assim, foi necessário

recalcular a precipitação média na bacia, pois havia um erro associado à exclusão da

estação pluviométrica de Caroalina (cód. 837053).

O período recalculado, com a inserção da estação pluviométrica de Caroalina,

corresponde ao intervalo de operação da estação inserida: Janeiro/2005 a dezembro/2008.

Os postos pluviométricos e suas áreas de influência são apresentados na Figura 4.10. As

áreas de influência de cada posto foram calculas pelo método de Thiessen.

59

Figura 4.10 – Postos pluviométricos utilizados

Após a verificação do aumento significativo da precipitação média na bacia, no

período onde há operação de Caroalina, torna-se de grande importância a valoração do seu

efeito na vazão gerada pelo modelo. As estações utilizadas no cálculo da precipitação

média na bacia de contribuição ao reservatório e a área de influência de cada posto são

apresentadas na Tabela 4.17. A precipitação média recalculada para a bacia de contribuição

ao Açude Poço da Cruz, no período de 1933 a 2008, é apresentada na Tabela 3 do Anexo I.

A vazão média de contribuição ao reservatório no período de 1933 a 2008 foi

recalculada. Isto foi feito com o objetivo de simular o volume no reservatório. O cálculo foi

baseado nas séries corrigidas.

A vazão média afluente ao reservatório, simulada através do MODHAC na bacia de

contribuição ao reservatório de Poço da Cruz é apresentada na Tabela 4 do Anexo I.

Caroalina

(CPRM)

Sertânia

(LAMEPE)

Sertânia PCD

(LAMEPE)

Arcoverde (PCD)

(LAMEPE)

Arcoverde

(IPA)

(LAMEPE)

Sertânia (IPA)

(LAMEPE)

Ibimirim (IPA)

(LAMEPE)

Ibimirim (Poço da Cruz)

(LAMEPE)

Custódia Caiçara

(LAMEPE)

Custódia

(LAMEPE)

60

Tabela 4.17 – Estações utilizadas no cálculo do Thiessen na área de contribuição ao açude

Poço da Cruz (jan/05 a dez/08)

Código Nome Latitude Longitude

Área de

Influência do

Posto (%)

337 Sertânia PCD

-8,06 -37,22 7,90

147 Custódia

-8,09 -37,65 16,74

231 Arcoverde PCD

-8,43 -37,06 8,57

468 Ibimirim Poço da Cruz

-8,51 -37,71 4,42

016 Arcoverde IPA

-8,43 -37,05 1,26

234 Custódia Caiçara

-8,27 -37,73 7,87

014 Ibimirim IPA -8,53 -37,67

2,76

243 Sertânia IPA -8,51 -37,22

14,90

185 Sertânia -8,06 -37,28

15,64

837053 Caroalina

-8,06 -37,28 19,95

A vazão média anual calculada na bacia hidrográfica de contribuição ao reservatório

Poço da Cruz é ilustrada na Figura 4.11.

61

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

1933 1943 1953 1963 1973 1983 1993 2003

Tempo (ano)

Vazão

(m

3/s

)

Figura 4.11 – Vazão anual média afluente ao reservatório Poço da Cruz (1933 a 2008)

4.2.7. Vazão captada pelo PIMOX

Atualmente a abertura do canal de irrigação se dá, em dias alternados, do fim da

noite até o dia seguinte pela manhã. Conforme verificado por visita ao local, isto sempre

ocorre, exceto quando há ocorrência de chuva na área irrigada. A vazão liberada é

controlada visualmente pelo responsável em abrir e fechar as comportas, sem um

monitoramento adequado.

Durante a visita realizada em março de 2009, foi solicitado ao controlador das

comportas que as mantivessem abertas para que a vazão efetivamente liberada pelo canal

fosse medida. Após o fechamento, foram realizadas medições em cotas decrescentes.

As vazões medidas no canal apresentaram algumas diferenças em relação à vazão

informada pelo operador das comportas da barragem. Segundo ele a vazão máxima liberada

era de 6m3/s, mas a vazão máxima medida foi de 5,035m

3/s.

Constata-se que não há atualmente um controle eficiente da água liberada para o

perímetro irrigado.

A medição foi realizada no ponto de coordenadas 8º 31´11” sul e 37º 41’55,6”

62

oeste. As descargas medidas durante a visita do dia 27/03/09 são apresentadas na Tabela

4.18.

Tabela 4.18 – Medições de descarga no canal principal de irrigação

Data Número Cota (m) Vazão

(m3/s)

27/03/09

01 0,85 1,13

02 1,09 2,51

03 1,40 5,04

Buscando uma relação cota-volume mais clara, foi inserido na curva o ponto de

vazão máxima do canal, apresentado no Projeto de Construção dos Canais do PIMOX. Para

a cota de 3m, a vazão no canal trapezoidal é de 16m3/s.

A memória de cálculo das medições realizadas no canal principal do PIMOX

encontra-se no Anexo IV. A relação cota-volume no canal de irrigação do PIMOX, e a

equação de ajuste estão ilustradas na Figura 4.12.

y = 6,9587x - 4,8608

R2 = 0,9994

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Cota (m)

Vo

lum

e (

m3/s

)

Figura 4.12 – Relação cota-volume no canal principal de irrigação

63

4.3. Simulação do volume no açude Poço da Cruz

A simulação do volume no reservatório de Poço da Cruz foi realizada utilizando-se

planilha eletrônica e macros. O balanço hídrico foi reproduzido de acordo com a Equação

4.2, que traduz a conservação da massa.

Vt+1 = Vt + Va + Vp – Ve – Vvert - Vr (Equação 4.9)

Onde:

Vt+1 é o volume no final do intervalo de tempo;

Vt é o volume no início do intervalo de tempo;

Va é o volume afluente ao reservatório;

Vp é o volume precipitado diretamente no espelho d’água do reservatório;

Ve é o volume evaporado;

Vvert é o volume defluente (vertimento);

Vr é o volume retirado do reservatório para os diversos usos.

Todas as unidades de volume das variáveis da Equação 4.2 são convertidas para m3.

O intervalo de tempo adotado nas simulações foi mensal. Quando a capacidade máxima do

reservatório é atingida, ocorre o vertimento do valor excedente. O volume calculado no

final de cada intervalo é utilizado como o volume no início do intervalo de tempo seguinte.

O volume evaporado é calculado a partir da área média do espelho d’água em cada mês.

Para determinar a área, utilizou-se a curva que relaciona volume x área do

reservatório, apresentada no Plano de Transposição (MIN, 2000), como mostra a Figura

4.13.

A Equação 4.2 refere-se ao ajuste da curva.

A = -8.10-11

.V2 + 0,1508.V + 945718 (Equação 4.10)

Onde:

A é a área em m²;

V é o volume em m³.

64

Durante as simulações preliminares, utilizou-se a vazão retirada fornecida pelo

DNOCS como sendo a captada através do canal principal. Tal informação, datada de 23 de

maio de 2008, estima uma vazão média mensal de 0,7256m3/s. O volume anual captado em

metros cúbicos, fornecido pelo DNOCS é apresentado na Tabela 4.19.

Tabela 4.19 – Volume anual captado no canal principal do PIMOX

Ano Volume anual

(m3)

2005 4.056.000

2006 19.769.440

2007 25.997.800

Fonte: DNOCS, 2008

Figura 4.13 – Curva volume x área para o reservatório Poço da Cruz

65

4.3.1. Resultados da simulação

Primeira Fase – Simulação do volume a partir da vazão simulada com e sem a estação

pluviométrica de Caroalina

A primeira simulação de volume foi realizada utilizando-se os dados anteriormente

citados de precipitação, evaporação e captação. Em um teste inicial, a vazão afluente foi

gerada com os parâmetros de calibração do MODHAC, mas sem a utilização da

precipitação da estação pluviométrica de Caroalina.

O volume gerado foi comparado ao volume efetivamente medido pelo DNOCS,

apresentado no site da instituição, no período de 1992 a 2008. Assim, foi possível testar a

qualidade do volume simulado para Poço da Cruz.

O volume medido pelo DNOCS e o volume simulado para o açude, sem a

contribuição da estação pluviométrica de Caroalina no cálculo da vazão afluente são

ilustrados na Figura 4.14.

-

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

jan/1990 set/1992 jun/1995 mar/1998 dez/2000 set/2003 jun/2006 mar/2009

Tempo

Vo

lum

e (

m3

)

simulado

DNOCS

Figura 4.14 – Volume medido e simulado, sem a estação pluviométrica de Caroalina, no

Açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

66

Nota-se que há distorções acentuadas entre os volumes, sendo as mais acentuadas

no período de janeiro de 2002 a dezembro de 2003. A simulação não reproduz

adequadamente o salto ocorrido no volume.

Há outro salto significativo de janeiro de 2004 a dezembro de 2008. Entretanto, o

comportamento inconsistente era esperado, devido à grande influência da estação

pluviométrica de Caroalina na vazão afluente gerada.

Observado o comportamento do volume sem a estação de Caroalina, o cálculo do

volume foi refeito, dessa vez utilizando a vazão gerada com a inclusão desta estação

pluviométrica. Os resultados para o novo volume simulado estão na Figura 4.15.

0

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

abr/92 dez/94 set/97 jun/00 mar/03 dez/05 set/08

Tempo (mês)

Vo

lum

e (

m3)

Poço da Cruz - Observado (DNOCS)

Poço da Cruz - Simulado

Figura 4.15 – Volume medido e simulado, com a estação pluviométrica de Caroalina, no

Açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

O volume gerado agora se ajusta melhor ao observado, no período a partir de março

de 2004. Isto ocorre como conseqüência da influência da estação pluviométrica inserida.

Os resultados obtidos mostram que a seleção dos dados pluviométricos afeta

fortemente as vazões e conseqüentemente o volume afluente ao reservatório. Sendo assim,

passou-se para uma segunda fase de análise: a correção da chuva utilizada na simulação da

67

vazão afluente no período anterior à instalação da estação pluviométrica de Caroalina (cód.

837053).

Segunda Fase – Correção da precipitação utilizada no cálculo da vazão afluente ao

reservatório

O volume simulado para o reservatório com a vazão afluente influenciada pela

estação pluviométrica de Caroalina mostrou melhores ajustes. Como a série pluviométrica

de Caroalina é muito pequena e muito significativa, buscou-se um fator de correção da

precipitação média, baseado na precipitação da estação. A idéia foi buscar um fator

multiplicador que correlacionasse a precipitação média na bacia, no período de 2005 a 2008

(4 anos), com e sem a estação pluviométrica de Caroalina.

O fator multiplicador foi determinado dividindo-se a soma da precipitação média

mensal calculada na bacia de contribuição à estação fluviométrica de Caroalina com

participação da estação pluviométrica de Caroalina (2.681,59mm), pela soma da

precipitação média mensal no mesmo período sem a inserção da estação (2.608,49mm). O

fator multiplicador encontrado foi de 1,028.

O fator encontrado foi multiplicado por toda a série de precipitação média no

período de 1933 a 2004. A nova série de precipitação média foi inserida novamente no

MODHAC, gerando uma nova série de vazão afluente. A precipitação média mensal na

bacia de 2005 a 2008 é ilustrada na Figura 4.16, com e sem a influência da estação

pluviométrica de Caroalina (cód. 837053).

68

0

50

100

150

200

250

300

350

jan/

05

fev/

05

mar

/05

abr/0

5

mai

/05

jun/

05

jul/0

5

ago/

05

set/0

5

out/0

5

nov/05

dez/05

jan/

06

fev/

06

mar

/06

abr/0

6

mai

/06

jun/

06

jul/0

6

ago/

06

set/0

6

out/0

6

nov/06

dez/06

jan/

07

fev/

07

mar

/07

abr/0

7

mai

/07

jun/

07

jul/0

7

ago/

07

set/0

7

out/0

7

nov/07

dez/07

jan/

08

fev/

08

mar

/08

abr/0

8

mai

/08

jun/

08

jul/0

8

ago/

08

set/0

8

out/0

8

nov/08

dez/08

Tempo

Vo

lum

e(m

3)

Média_Sem Caroalina

Média_Com Caroalina

Figura 4.16 – Precipitação média na bacia de contribuição à estação fluviométrica de

Caroalina com e sem a influência da estação pluviométrica de Caroalina

O volume do reservatório foi novamente simulado, agora com a nova série de

vazão. A Figura 4.17 ilustra o novo volume gerado a partir da correção da precipitação

utilizando-se fator multiplicador em relação à estação pluviométrica de Caroalina, no

período de 1992 a 2008.

69

-

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

abr/92 dez/94 set/97 jun/00 mar/03 dez/05 set/08

Tempo (mês)

Vo

lum

e (

m3)

simulado

DNOCS

Figura 4.17 – Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida utilizando-se fator

multiplicador em relação à estação pluviométrica de Caroalina, no açude Poço da Cruz no

período de 1992 a 2008

O volume gerado após a correção da chuva média na bacia ainda apresentava

inconsistências significativas. Havia uma grande distorção, principalmente no período de

janeiro de 2002 a dezembro de 2003. Portanto, a precipitação precisava ser corrigida de

outra forma.

As outras maneiras de corrigir a chuva eram a correlação por relação sazonal e a

correlação apenas nos meses de maior precipitação (fevereiro e março).

Terceira Fase – Novo ajuste na precipitação média

Os ajustes realizados na segunda fase foram considerados insatisfatórios, e

consequentemente descartados. Passando-se para uma terceira tentativa de ajuste da

precipitação, a relação sazonal.

A relação sazonal consistiu em somar a precipitação nos meses mais chuvosos e

determinar o percentual participativo de cada mês, de acordo com o posto pluviométrico de

Caroalina (cód. 837053), no período de 2005 a 2008. Estes meses são janeiro, fevereiro e

70

março.

A precipitação no posto pluviométrico de Caroalina, e a definição dos percentuais

de cada mês são apresentados na Tabela 4.20. Foram encontrados os seguintes percentuais

de distribuição: 3,07% para o mês de janeiro, 37,06% para o mês de fevereiro e 59,87%

para o mês de março.

Tabela 4.20 – Percentual de influência dos meses de janeiro a março

Ano Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

2005 27,10 87,20 150,00 81,40 102,20 68,40 20,60 0,00 0,00 0,00 0,00 44,30

2006 6,20 54,80 147,80 96,70 61,50 41,40 18,80 10,20 8,00 7,70 32,90 0,00

2007 0,00 200,90 132,80 22,60 71,60 4,20 11,00 0,00 0,00 0,00 56,80 11,20

2008 12,80 213,30 467,80 72,60 104,60 49,90 32,60 13,30 0,00 0,00 0,00 12,90

Total 46,10 556,20 898,40 273,30 339,90 163,90 83,00 23,50 8,00 7,70 89,70 68,40

Soma 1.500,70

% da

chuva 3,07 37,06 59,87

O percentual encontrado foi utilizado como fator multiplicador de cada mês

respectivo para o resto da série, de 1933 a 2004. Ou seja, o fator de correção de janeiro foi

multiplicado em todos os meses de janeiro na série de precipitação média da bacia de

contribuição ao reservatório. O mesmo foi feito para fevereiro e março.

Com a nova série de precipitação média, simulou-se novamente a vazão afluente, e

posteriormente o novo volume no reservatório. A Figura 4.18 ilustra o volume simulado

para o reservatório, utilizando-se a vazão afluente gerada com base na precipitação média

corrigida pelo ajuste sazonal.

71

-

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

abr/92 dez/94 set/97 jun/00 mar/03 dez/05 set/08

Tempo (mês)

Vo

lum

e (

m3)

simulado

DNOCS

Figura 4.18 – Volume medido e simulado, com a precipitação média corrigida pelo ajuste

sazonal, no Açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

A tentativa de correção da precipitação também não apresentou melhoras

significativas no volume gerado para o reservatório, principalmente nos períodos onde o

volume acumulado é reduzido. Houve apenas um melhor ajuste no período de abril de 2004

a dezembro de 2008.

Ainda na tentativa de corrigir a precipitação, uma outra forma de correlação foi

utilizada. Foram realizadas regressões simples, mês a mês, relacionando a precipitação

média na bacia hidrográfica de Caroalina, sem a influência da estação pluviométrica deste

posto, com os valores medidos na própria estação. Com os resultados das regressões foi

possível identificar a melhor correlação. Os fatores de correlação encontrados são

apresentados na Tabela 4.21. A planilha de cálculo com as regressões para cada mês

encontra-se no Anexo V.

72

Tabela 4.21 – Correlações entre a precipitação do posto de Caroalina e as médias dos

demais postos da bacia

Precipitação

Comparada

Correlações

Jan. Fev. Mar Abr Mai Jun. Jul. Ago. Set Out. Nov Dez

1 0,438 1,124 1,331 0,644 0,848 0,868 1,240 0,415 0,289 0,204 1,602 0,907

(1) Precipitação média na bacia hidrográfica de Caroalina excluindo a própria estação

pluviométrica de Caroalina.

Os fatores de correlação encontrados para os meses de fevereiro e março serviram como

fatores multiplicadores da precipitação média na bacia de contribuição ao reservatório, nos

respectivos meses. A multiplicação foi feita em toda a série de 1933 a 2004. Para o período

de 2005 a 2008 foi utilizada a precipitação média calculada na bacia, com a estação

pluviométrica de Caroalina.

Os períodos de precipitação média citados foram unificados, gerando a série necessária

para um novo cálculo de vazão afluente ao reservatório. De posse da nova vazão simulada,

foi gerado um novo volume para o reservatório. O resultado é apresentado na Figura 4.19.

-

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

abr/92 dez/94 set/97 jun/00 mar/03 dez/05 set/08

Tempo

Vo

lum

e (

m3/s

)

simulado

DNOCS

Figura 4.19 - Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida por regressão

simples, no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

73

O novo volume gerado apresenta uma melhora significativa a partir de janeiro de

2004, mas ainda não houve a resposta esperada para o período de 2002 a 2003. Assim, uma

nova análise foi feita para identificar o motivo da falta de ajuste. O cálculo inverso foi

realizado. A vazão necessária no cálculo do volume do reservatório foi estimada, para que

houvesse uma resposta satisfatória apenas no período desejado.

Quarta Fase – Correção do volume simulado em janeiro de 2002

A análise inversa consiste no caso em identificar o valor da vazão para o mês onde

ocorreu o salto de vazão não correspondido.

Valores de vazão no mês de janeiro de 2002 foram sugeridos utilizando a planilha

de melhor ajuste do volume simulado, citada na última análise da fase três (Figura 4.18). A

sugestão de valores visava reproduzir o salto ocorrido na vazão.

Detectou-se que o ajuste entre o volume medido e o simulado exigia que a vazão no

mês fosse em torno de 40m3/s, e não 3,88m

3/s como calculado para o uso da planilha

original (Figura 4.18). Como a vazão é a resposta do modelo chuva-vazão que tem a chuva

média na bacia como dado de entrada, sugere-se que há um erro na série de precipitação.

Uma vez conhecida a vazão necessária e o período deficiente, iniciou-se a fase

seguinte: determinar a precipitação média que geraria tal vazão. Assim, observando o

comportamento da chuva média na bacia de contribuição ao reservatório e sua respectiva

vazão gerada, foram determinados os valores de precipitação correspondentes à vazão

desejada. Para esta vazão ocorrer, a precipitação média deveria ser da ordem de 300mm.

Após a correção da chuva, no mês de dezembro de 2001, a vazão gerada para

janeiro de 2002 correspondeu às expectativas. A simulação de volume se tornou mais

próxima dos registros no reservatório.

A Figura 4.20 ilustra o novo volume simulado para o açude Poço da Cruz após as

correções da precipitação média na bacia. A planilha de cálculo com as correções e a nova

simulação do volume encontra-se no Anexo V.

74

-

100.000.000

200.000.000

300.000.000

400.000.000

500.000.000

600.000.000

abr/92 dez/94 set/97 jun/00 mar/03 dez/05 set/08

Tempo (mês)

Vo

lum

e (

m3)

Volume Simulado

DNOCS

Figura 4.20 - Volume medido e simulado, com a precipitação corrigida por análise inversa,

no açude Poço da Cruz no período de 1992 a 2008

Acredita-se que há uma deficiência nas séries de chuva analisadas no período de

2001/2002, o que causou uma subestimação do volume gerado. A Figura 4.21 ilustra o

volume gerado para o reservatório com as correções proporcionadas pela série de

precipitação da estação pluviométrica de Caroalina e também sem a influência da mesma.

Nesta análise que buscou ajustar os dados, insuficientes e desencontrados,

certamente há um componente de erro na avaliação das retiradas de água no reservatório.

Essa influência pode ser mais significativa no período de recessão, anterior a 2002, quando

as diferenças são maiores entre os níveis de acumulação observados e simulados.

75

Figura 4.21 – Volume do açude Poço da Cruz simulado com e sem a influência da estação

pluviométrica de Caroalina no período de 1933 a 2008

As variações apresentadas entre o volume simulado em Poço da Cruz com a

utilização da série pluviométrica da estação Caroalina e sem a influência da mesma, podem

ser causadas não só devido a chuva, mas também aos parâmetros adotados no modelo de

simulação das vazões.

4.3.2. Volumes retirados do reservatório

Os volumes retirados do reservatório foram analisados para que o volume gerado

torne-se mais próximo da realidade. Para isso, foi necessário reconstituir a série de retiradas

de todo o período.

Os primeiros testes para simulação das retiradas foram feitos utilizando as

informações obtidas no histórico. O histórico de retiradas foi refeito com os dados de

documentos obtidos durante uma visita a Poço da Cruz.

A estimativa de volume foi feita com base nos volumes retirados para irrigação:

tempo de rega de dezoito horas diárias e vazão retirada fornecida pelo DNOCS para os anos

de 2005 a 2008.

76

Infelizmente o teste não trouxe respostas satisfatórias. Então, partiu-se para outra

retroanálise: retirar o volume necessário de maneira que a série simulada se igualasse à

série medida.

A segunda análise também não apresentou as respostas esperadas para o volume

simulado. Como não há qualquer acompanhamento ou registros oficiais, tornam-se

excessivamente subjetivas as análises nos períodos onde houve as retiradas. Assim, a

tentativa de reproduzir as tomadas de água no açude, mesmo sendo de grande importância

para a análise, foi considerada de má qualidade, não refletindo o comportamento real da

série medida.

Adotou-se como verdadeira para toda a série a retirada informada na tabela 4.18,

com distribuição uniforme ao longo dos meses.

4.3.3. Vazão regularizada

A vazão regularizada foi calculada a partir da série de volume para o reservatório de

Poço da Cruz, reproduzida no período de 1933 a 2008.

Como as informações encontradas sobre o volume morto do reservatório

apresentaram-se inconsistentes, foram avaliadas duas hipóteses: o volume morto indicado

pelo DNOCS, de 50,4 milhões de m3 (15% da capacidade máxima) e 5% da capacidade

total, ou seja, 25.200.000m3.

O balanço hídrico tem a regra de operação de Sobradinho para duas situações:

mínima ou máxima, dependendo do estado de acumulação no lago.

O cálculo da vazão regularizada obedece ao seguinte Modelo de Otimização, a ser

resolvido por programação não-linear:

Max Z = C.Qreg2 (Função-objetivo, C = 10000; constante arbitrada)

Sujeito a:

Qreg ≥ 0 (Vazão regularizada)

Vt+1 = Vt + Va + Vp – Ve – Vvert - Vr (Equação da continuidade, definida em 4.9)

77

0 ≤ Vt ≤ Vmax

Onde:

t = 1, 2,... N (Meses de simulação);

Vmax = Capacidade de operação do reservatório.

Vr = f. Qreg. t

Onde:

Vr = Volume retirado no mês t;

f = Fração da retirada reduzida em relação à retirada normal Qreg;

t = Número de segundos do mês t

Fabs ≤ p1

Onde:

Fabs = Fração de falhas absolutas (nenhuma retirada)

Fred ≤ p2

Onde:

Fred = Fração de falhas onde ocorre retirada reduzida

Sendo:

f =

1

No cálculo de Q100 para qualquer Vt

No cálculo de Q90 para Vt > Vmin

No cálculo de Q90+ para Vt > x.Vmax

0,5 No cálculo de Q90+ para Vmin < Vt ≤ x.Vmax

0 Nos demais casos

p1

0,02 Para o cálculo de Q90+

0,1 Para o cálculo de Q90

0 Para o cálculo de Q100

p2 0,08 Para o cálculo de Q90+, nulo nos demais casos.

78

No módulo de otimização proposto, Q90 e Q100 significam as vazões regularizadas

com 90 e 100% de garantia no tempo. Q90+, ou regra de operação com volume de alerta,

representa conceito que tem sido adotado para os reservatórios da região: em 2% do tempo

admite-se nenhuma retirada, em 8% do tempo, retirada parcial e, no restante do tempo

(90%), retirada plena. A retirada parcial ocorre quando o reservatório atinge a fração x de

sua capacidade.

As variáveis de decisão são a vazão regularizada Qreg e a fração x.

A Tabela 4.22 apresenta os valores da vazão regularizada para o reservatório de

Poço da Cruz, a partir das vazões simuladas para o período de 1933 a 2008.

Tabela 4.22 – Vazões regularizadas para o reservatório Poço da Cruz

Tipo de regularização Vazão regularizada (l/s)

Vmin = 50,4 milhões m3

Vazão regularizada (l/s)

Vmin = 25,2 milhões m3

Q100 369,2 524,8

Q90 883,2 1065,7

Q90+ 519,1 673,7

Os estudos de transposição indicam valores maiores de vazão regularizada, ou seja,

1,35m3/s para Q100 (vazão regularizada com 100% de garantia). Informações de trabalho de

pesquisa em desenvolvimento na UFPE identificam a redução como devido a novo período

hidrológico critico, ocorrido ao final do século passado. Os estudos da transposição se

referem ao período 1933-1990, anterior à seca de 1997/1998 (Cirilo, 2010).

79

5. ÍNTEGRAÇÃO DO RESERVATÓRIO POÇO DA CRUZ AO SISTEMA DE

TRANSPOSIÇÃO DO RIO SÃO FRANCISCO

5.1. Transposição das águas do rio São Francisco

A bacia hidrográfica do Rio São Francisco é uma das principais do território

nacional, acumulando cerca de 2/3 da disponibilidade de água doce do Nordeste. Parte da

bacia está distribuída na região Sudeste e pequena fração no Centro-Oeste. Está localizada

entre as coordenadas 7º17’ a 20º50’ de latitude sul e 36º15’ a 47º39’ de longitude oeste. É

composta por vinte e quatro unidades hidrográficas, que ocupam cerca de 8% do território

brasileiro (638.323km²), passando pelo Distrito Federal e sete unidades da Federação.

A citada região apresenta características predominantes de clima semiárido, com

precipitação média anual que varia de 350 a 800mm. A temperatura média é de 27oC, com

insolação média anual de 2.800 horas e uma evapotranspiração potencial média anual de

1.550mm. No caso de eventos extremos, na parte mais seca, a evapotranspiração chega a

2.700mm anuais.

Em relação às outras regiões da bacia do Rio São Francisco, a região do Submédio é

a que apresenta menores vazões específicas, se comparada às outras regiões fisiográficas. A

Figura 5.1 apresenta as vazões específicas das regiões hidrográficas do São Francisco.

O rio São Francisco é de fundamental importância para a região Nordeste e, em

especial, para o semiárido. Atualmente é responsável pelo atendimento hídrico de 111 sedes

municipais localizadas próximo às suas margens. O rio é considerado a principal solução

para o abastecimento de água do sertão e agreste de Pernambuco, do sertão de Alagoas e

Sergipe e do sertão norte do estado da Bahia (ANA, 2006).

80

Figura 5.1 - Vazões específicas das regiões hidrográficas do São Francisco

(Fonte: PNRH, 2006)

A transposição das águas do rio São Francisco foi objeto de vários estudos e

propostas anteriores, mas nenhum deles passou do estágio preliminar por falta de

embasamento técnico-científico, segundo o Projeto de Transposição (MIN, 2000).

O projeto de transposição das águas do rio São Francisco para o Nordeste

Setentrional encontra-se atualmente em fase de implantação pelo Ministério da Integração

Nacional – MIN. Os objetivos de acordo com o Plano de Transposição – Relatório Geral

são:

1. Aumentar a oferta de água, de forma a permitir um expressivo incremento de seus

usos múltiplos na região;

2. Contribuir para o indispensável acréscimo do nível de garantia obrigatoriamente

necessário para suprimento de água do Nordeste; e

3. Criar um grande eixo estratégico de desenvolvimento socioeconômico e

geopolítico para o Nordeste setentrional.

O projeto de transposição consiste em dois sistemas principais: o Eixo Norte e o

Eixo Leste, este último a ser complementado pelo Ramal do Agreste. Todos os sistemas são

constituídos por vários canais, aquedutos, túneis, reservatórios e estações elevatórias.

81

O Eixo Norte levará as águas transpostas para os sertões dos estados de

Pernambuco, Ceará, Paraíba e Rio Grande do Norte. O Eixo Leste trará benefícios para o

sertão e agreste dos estados da Paraíba e Pernambuco. Em média, 5,7 milhões de pessoas

serão atendidas pelo Eixo Norte e 2,6 milhões pelo Eixo Leste e Ramal do Agreste,

segundo as informações do Ministério da Integração.

A captação do Eixo Norte ocorre na margem esquerda do Rio São Francisco,

próximo a Cabrobó em Pernambuco, no trecho entre a barragem de Sobradinho e o

reservatório de Itaparica. Tem como futuras bacias receptoras: Jaguaribe (CE); Piranhas -

Açu (PB e RN); Apodi (RN); Terra Nova (PE) e Brígida (PE). Será derivada água para os

grandes açudes: Chapéu (PE); Entremontes (PE); Engenheiro Ávidos (PB); Pau dos Ferros

(RN); Santa Cruz (RN); Armando Ribeiro Gonçalves (RN) e Castanhão (CE).

O Eixo Leste desenvolve-se a partir do reservatório de Itaparica, no município de

Floresta, em Pernambuco, e segue em direção à cidade de Monteiro, na Paraíba. Tem como

futuras bacias receptoras: Paraíba (PB) e Moxotó (PE). Será derivada água para os grandes

açudes: Poço da Cruz (PE) e Epitácio Pessoa (PB), também denominado Boqueirão.

As águas que chegam à barragem de Itaparica são advindas da barragem de

Sobradinho, futuramente reservatório fonte de águas para os eixos da transposição. A maior

parte do Eixo Leste estará no estado de Pernambuco, com cerca de 79% dos 202km do

trecho, enquanto os 21% restantes estarão no estado da Paraíba.

Os valores máximos de bombeamento no Eixo Leste são de 28m3/s e 18m

3/s, de

acordo com o Plano de Transposição, com um sistema composto por 06 (seis) elevatórias.

Todas as elevatórias possuem 05 (cinco) bombas, sendo uma reserva. Após à quarta

elevatória há uma diminuição da vazão, fazendo com que as duas últimas elevatórias

passam a ter capacidade de bombeamento de 18m3/s.

A água transportada pelo Eixo Leste é bombeada pelas elevatórias, a partir de

Itaparica. No Eixo Leste, o canal principal passa respectivamente pelos reservatórios de

Areias, Braúnas, Mandantes, Salgueiro, Muquém, Cacimba Nova, Bagre, Copiti, Moxotó,

Barreiro, Campos e Barro Branco, chegando por fim ao Túnel Monteiro que leva ao

Reservatório de mesmo nome na Paraíba. No reservatório de Barro Branco, há uma

derivação para o Ramal do Agreste no município de Ipojuca, estado de Pernambuco.

A Figura 5.2 mostra esquema geral do Eixo Leste, a localização das elevatórias e

82

dos reservatórios de compensação e derivação, desde o reservatório de Itaparica em

Pernambuco, até o Açude Poções no município de Monteiro na Paraíba. O Ramal do

Agreste em Pernambuco é ilustrado na Figura 5.3.

83

Figura 5.2 – Eixo Leste do Projeto de Transposição das Águas do Rio São Francisco

Fonte: MIN,2000

UHE PAULO AFONSO

84

Figura 5.3 – Ramal do Agreste em Pernambuco

Fonte: MIN, 2004

85

5.2. Características dos reservatórios do Eixo Leste

Desde o início do Eixo Leste em Sobradinho/Itaparica, no município de Floresta/PE,

até o reservatório de Poções, no município de Monteiro/PB, há onze açudes localizados no

eixo principal que têm a função de transporte das águas.

Os reservatórios possuem pequena capacidade e foram projetados com a função de

acumulação e transporte para outros reservatórios fora do eixo principal. Este tipo de

reservatório, com finalidade de transporte, é conhecido como reservatório de compensação.

Durante o trajeto da água pelo canal principal há retiradas para outros reservatórios e

captações para abastecimento humano.

As características dos reservatórios envolvidos na derivação das águas entre

Itaparica e Poções são apresentadas na Tabela 5.1.

Tabela 5.1 - Características básicas dos reservatórios de compensação

Reservatório Área x106 m

2 Volume x 10

6 m

3 Função

Areias 1,45 6,25 Compensação

Braúnas 1,13 14,20 Compensação

Mandantes 0,74 2,60 Compensação

Salgueiro 1,00 5,25 Compensação

Muquém 0,60 1,85 Compensação e derivação de 10m

3/s

para o Açude Barra do Juá

Cacimba Nova 0,89 2,50 Compensação

Bagres 0,86 2,85 Compensação

Copiti 0,75 2,90 Compensação e derivação de 18m

3/s

para o Açude Poço da Cruz

Moxotó 0,54 1,25 Compensação

Barreiro 0,28 0,75 Compensação

Campos 0,53 0,40

Compensação e derivação de 8m3/s

para o Açude Ipojuca

(Fonte da Adutora do Agreste)

86

Figura 5.4 – Diagrama unifilar dos reservatórios inseridos no Eixo Leste

87

As vazões transpostas para os reservatórios e apresentadas na Tabela 5.1, correspondem à

vazão máxima de transporte do canal principal. As águas derivadas para o Açude Poço da

Cruz partem do Açude de Copiti, sendo destinadas à irrigação do Perímetro Irrigado do

Moxotó. A Tabela 5.2 apresenta os reservatórios receptores das águas derivadas no eixo

principal e seus usos.

Tabela 5.2 - Características dos reservatórios receptores

Reservatório Volume x 106 m

3 Função

Barra do Juá 71 Irrigação do futuro Perímetro Irrigado de Serra Negra

Poço da Cruz 504 Irrigação do Perímetro Irrigado do Moxotó

Ipojuca 6,7 Abastecimento das Regiões do Agreste Pernambucano

As águas que chegam ao Açude Poções seguem até o Açude Epitácio Pessoa, ou

Boqueirão. Segundo o Plano de Transposição (MIN, 2000), a partir do Açude Boqueirão

serão abastecidas as cidades paraibanas de Catolé, Boa Vista, Soledade, Juazeirinho,

Cubati, Olivetos, Pedra Lavada, Seridó e Boqueirão. A captação será feita numa sangria de

adutoras que abastece a elevatória do sistema de Campina Grande.

5.3. Cálculo do volume acumulado no reservatório de Sobradinho

O reservatório de Sobradinho foi construído entre os anos de 1973 a 1979.

Considerando que a série para análise, no trabalho em questão, data de 1933 a 2008, foi

necessário simular o volume que seria acumulado no reservatório caso o mesmo existisse

desde 1933.

A simulação do volume acumulado através do balanço hídrico do reservatório foi

feita utilizando planilha eletrônica e macros que modelam a conservação de massa no

reservatório, de forma similar as simulações realizadas para Poço da Cruz.

A equação para o cálculo do balanço hídrico para o reservatório de Sobradinho

traduz a conservação da massa:

88

Vt+1 = Vt + Va – Vtransp – Ve – Vturb + Vp – Vvert (Equação 5.1)

Onde:

Vt+1 é o volume no final do intervalo de tempo;

Vt é o volume no início do intervalo de tempo;

Va é o volume afluente ao reservatório;

Vtransp é o volume transposto para os eixos Norte e Leste;

Ve é o volume evaporado do reservatório;

Vturb é o volume turbinado;

Vp é o volume precipitado diretamente no espelho d’água do reservatório;

Vvert é o volume vertido.

O intervalo de tempo adotado nas simulações foi mensal. Quando a capacidade

máxima do reservatório é atingida, ocorre o vertimento do valor excedente. O volume

calculado no final de cada intervalo de tempo é utilizado como o volume no início do

intervalo de tempo seguinte. Calculado o volume acumulado, é importante considerar o

volume de espera do reservatório.

A vazão turbinada é a vazão que passa através das turbinas da hidrelétrica, sendo

utilizada para fins de geração de energia. A vazão total transposta é obtida através do

somatório das vazões liberadas para os eixos Leste e Norte. Cada eixo possui duas

restrições previamente determinadas: uma onde o transporte pode ser ótimo ou máximo e

outra onde a transferência é mínima.

O volume de espera, que deve ser respeitado, é o volume reservado para receber

vazões mais elevadas durante as enchentes, atuando com a função de amortecimento de

cheias. A vazão defluente mensal corresponde ao somatório da vazão turbinada com a

vazão vertida mensalmente pelo reservatório, adicionadas à vazão transposta.

5.3.1. Dados utilizados na simulação do volume em Sobradinho

Na determinação da evaporação no lago (Tabela 5.3), foram utilizados os valores

calculados pelo método de Penman apresentados no documento “Análise de Sensibilidade

em Relação aos Dados Climatológicos (Estação de Sobradinho e Remanso)” (UFPE, 2006).

89

Tabela 5.3 - Evaporação calculada pelo método de Penman com dados de 1979 a 2006

Evaporação pelo método de Penman (mm) - Médias Mensais

Estação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Total

Anual

(mm)

Sobradinho 191,69 182,32 179,15 166,95 157,09 143,83 159,22 189,85 211,31 230,73 211,26 208,57 2231,96

A precipitação sobre o lago foi determinada utilizando-se a série consolidada da

ANA (1933 a 2001), complementada com os dados da série operada pela CPRM/ANA

(2002 a 2008) na estação de Remanso (cód. 942027).

A estação pluviométrica de Remanso foi escolhida para representar a precipitação

no lago, considerando que as demais estações localizadas nos arredores não possuíam série

satisfatória até 2008. A Tabela 5.4 apresenta outras estações próximas ao reservatório, que

foram analisadas e descartadas por deficiência na série pluviométrica.

Tabela 5.4 – Estações pluviométricas próximas a Sobradinho

Código Nome Município Latitude Longitude

940039 BAIXA GRANDE CASA NOVA 09º08’49” 40º57’52”

941018 SENTO SÉ SENTO SÉ 09º44’12” 41º52’14”

942027 REMANSO REMANSO 09º36’09” 42º04’06”

1042015 PILÃO ARCADO PILÃO ARCADO 10º00’08” 42º28’27”

A série de vazão afluente ao reservatório foi fornecida pela CHESF no período de

1929 a 2008.

A vazão turbinada na usina de Sobradinho foi considerada constante na simulação

no valor de 1.850m3/s. Esta é a média registrada na operação do sistema.

A vazão transposta, na simulação, atende à outorga concedida pela ANA (2005),

descrita adiante.

O volume de espera de Sobradinho é da ordem de 23 bilhões de metros cúbicos.

O volume correspondente à precipitação sobre o reservatório e à evaporação pode

ser calculado multiplicando a altura da lâmina d’água evaporada e precipitada pela área do

90

reservatório. Para determinar a área, fez-se uso da curva volume x área no reservatório,

ajustada na equação a seguir:

A = -4E-13

.V2

+ 0.1277.V + 2E8

(Equação 5.2)

Onde:

A é a área em m²,

V é o volume em m3.

5.4. Cálculo do volume acumulado nos açudes de derivação/compensação

Os pequenos reservatórios de compensação, citados e avaliados no trecho do eixo

leste de Itaparica a Poções, servem apenas para que a água seja transportada e derivada para

outros reservatórios ao longo do trajeto.

As planilhas de simulação do volume acumulado nos reservatórios de derivação

seguem o mesmo princípio adotado para o cálculo do volume no reservatório de Poço da

Cruz.

A equação para o cálculo do balanço hídrico para os reservatórios de compensação

é:

Vt+1 = Vt + Va – Ve + Vp – Vvert – Vr (Equação 5.3)

Onde:

Vt+1 é o volume no final do intervalo de tempo

Vt é o volume no início do intervalo de tempo

Va é o volume afluente ao reservatório

Ve é o volume evaporado do reservatório

Vp é o volume precipitado que cai diretamente no espelho d’água do reservatório

Vvert é o volume vertido

Vr é o volume retirado

91

5.4.1. Dados utilizados para simulação do volume nos reservatórios de compensação

O Plano de Transposição (MIN, 2000) não apresenta as curvas área x volume dos

reservatórios de pequeno porte. Para contornar essa ausência, foi feita uma correlação linear

entre a área máxima e o volume máximo.

A Tabela 5.5 apresenta a área máxima e a capacidade máxima de projeto para cada

um dos reservatórios.

Tabela 5.5 – Área x volume dos reservatórios de compensação

Reservatório Área Máxima

(x106 m

2)

Volume Máximo

(x106 m

3)

Areias 1,45 6,25

Braúnas 1,13 14,20

Mandantes 0,74 2,60

Salgueiro 1,00 5,25

Muquém 0,86 2,85

Cacimba Nova 0,60 1,85

Bagres 0,89 2,50

Copiti 0,75 2,90

Moxotó 0,54 1,25

Barreiro 0,28 0,75

Campos 0,53 0,40

Os dados da evaporação (Tabela 5.6) utilizados no balanço hídrico desses

reservatórios foram os mesmos de Poço da Cruz, apresentada no Projeto Básico de

Transposição de Águas do São Francisco (MIN, 2000).

92

Tabela 5.6 - Evaporação representativa no lago em Poço da Cruz

Evaporação Penman (mm) - Médias Mensais

Estação Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Total

Anual

(mm)

Poço da Cruz 182,4 152,8 152,0 135,2 130,4 147,2 164,0 208,8 246,4 251,2 249,6 216,8 2236,8

A análise dos reservatórios depende também da chuva sobre o lago. Para

determinação da precipitação no lago de cada um dos reservatórios, foram listadas todas as

estações pluviométricas instaladas nos municípios onde os mesmos serão construídos e

avaliadas apenas as que apresentaram série até 2008. O trecho do Eixo Leste estudado e os

respectivos reservatórios estão nos municípios de Petrolândia, Floresta, Betânia, Ibimirim e

Custódia, todos no estado de Pernambuco.

Das quinze estações pluviométricas listadas pelo sistema Hidroweb na área, apenas

duas apresentaram série com período de dados satisfatório. Destas, a estação Airi –

Rochedo (cód. 838000), operada pela ANA/CPRM, encontra-se localizada mais próxima

aos reservatórios. Por isso, foi considerada para determinação da precipitação nos lagos. A

Tabela 5.7 identifica as estações, localização e o período de dados disponível.

Tabela 5.7 – Estações pluviométricas próximas aos reservatórios de compensação

Código Nome Latitude Longitude Período de Dados

838000 AIRI (ROCHEDO) 08º 32’21” 38º 11’34” 11/1934 a 11/2009

838020 FLORESTA1 08º 36’00” 38º 35’00” 01/1977 a 10/2009

A série apresentada no sistema Hidroweb para a estação Airi – Rochedo (cód.

838000) inicia-se em 1934 e a série de análise do volume transposto inicia-se em 1933. Por

isso, foi empregada outra série de dados consolidados da ANA (1933 a 2001) para

complementação da série original, apenas para ano faltoso.

Supondo que os reservatórios de passagem encontram-se cheios, o volume afluente

considerado para cada reservatório corresponde à vazão defluente, no reservatório anterior,

fruto do volume vertido. Nos reservatórios o volume retirado corresponde às captações para

abastecimento e derivação para outro reservatório, como é o caso de Muquém, Copiti e

93

Campos.

5.4.2. Volumes transpostos para os reservatórios de derivação

Em todo o Eixo Leste, após à tomada d’água em Sobradinho, há três reservatórios

em construção que irão derivar água para outros reservatórios fora do eixo principal, a

serem utilizados para os diversos fins. São eles: Muquém, Copiti e Campos.

O reservatório de Muquém irá derivar água para o reservatório de Barra do Juá, que

tem como finalidade principal a irrigação do Perímetro Irrigado de Serra Negra. O

reservatório de Copiti deriva água para o reservatório de Poço da Cruz, que tem como

finalidade principal fornecer água ao Perímetro Irrigado do Moxotó. O reservatório de

Campos irá derivar água para o reservatório de Ipojuca, que suprirá o agreste

pernambucano através da Adutora do Agreste.

O perímetro irrigado de Serra Negra, ainda em fase de projeto, deverá ter área

irrigada intensiva planejada de 12.000ha e para irrigação difusa de 2.000ha, totalizando

14.000ha a serem irrigados. O Perímetro Irrigado do Moxotó, parcialmente em atividade,

possui um perímetro com irrigação intensiva máxima de 8.596ha e difusa de 1.000ha,

totalizando 9.596ha irrigáveis.

A agricultura intensiva é um sistema de produção agrícola que faz uso intensivo dos

meios de produção, produzindo-se grandes quantidades de um único tipo de produto. A

irrigação difusa é pequena e normalmente praticada às margens dos açudes e vales

perenizados, onde se cultivam gêneros alimentícios e pastagens.

Atualmente, no Perímetro do Moxotó, a água é utilizada de forma desordenada e os

métodos de irrigação são pouco racionais. Segundo dados de consumo de água fornecidos

pela SRH-PE em 2008, para se irrigar cerca de 600ha no Perímetro Irrigado de Moxotó, nas

condições atuais, são necessários 1,5m3/s, ou seja, o uso citado corresponde a uma vazão

específica de 2,5l/s/ha. A demanda específica por hectare é muito superior às encontradas

em projetos de irrigação como o Nilo Coelho, com consumo variável entre 0,33l/s/ha e

0,74l/s/ha (Souza, 2001) e muito superior à vazão regularizável.

O plano de transposição (MIN,2000), em uma situação projetada, sugere demandas

de água para irrigação com consumo de 0,45l/s/ha nas áreas de irrigação intensiva e

94

0,59l/s/ha nas áreas de irrigação difusa.

A Tabela 5.8 apresenta a vazão necessária para irrigar todo o PIMOX de acordo

com os consumos apresentados.

Tabela 5.8 – Vazão necessária à irrigação do PIMOX

Consumos Área

(ha)

Consumo

(m3/s/ha)

Vazão Necessária

(m3/s)

Consumo total para os padrões atuais 9.596 0,0025 23,99

Consumo racional – irrigação intensiva

para os padrões desejáveis 8596 0,00045 3,87

Consumo racional – irrigação difusa

para os padrões desejáveis 1000 0,00059 0,59

Segundo o MIN (2004), a partir de 2006 (projeção original) o Sistema Adutor do

Agreste receberia águas do reservatório de Campos, devendo contribuir com até 8m3/s no

horizonte do projeto. O EIA/RIMA (2008) projeta retirada inicial de 3,4m3/s. Informação

da COMPESA/SRH, por outro lado, já projeta para 2011 demandas da ordem de 5m3/s,

demanda esta que será considerada em cenário deste trabalho. A Tabela 5.9 apresenta a

série de bombeamentos anuais propostas.

95

Tabela 5.9 - Bombeamentos anuais projetados para o Ramal do Agreste

Ano Vazão

(m3/s)

Ano Vazão

(m3/s)

2006 2,4 2017 5,3

2007 2,7 2018 5,6

2008 3,0 2019 5,9

2009 3,2 2020 6,1

2010 3,4 2021 6,4

2011 3,7 2022 6,7

2012 4,0 2023 6,9

2013 4,3 2024 7,2

2014 4,5 2025 7,5

2015 4,8 2026 7,7

2016 5,1 2027 8,0

Fonte: MIN, 2004

Para determinação da disponibilidade de água para irrigação foram então sugeridos

cenários de disponibilidade de água a ser derivada para os perímetros irrigados,

preservando a total prioridade aos consumos humanos atuais e futuros, incluindo as

populações difusas abastecidas em todo o Eixo Leste.

5.5. Cálculo do volume acumulado no reservatório de Barra do Juá

O açude de Barra do Juá está localizado no município de Floresta, na bacia do rio

Pajeú, em Pernambuco. O reservatório barra o curso do Riacho do Navio, e tem como

finalidade principal fornecer água para irrigação na região. A Tabela 5.10 apresenta

características do açude de acordo com o PERH/PE (1998) e DNOCS.

96

Tabela 5.10 – Características do reservatório de Barra do Juá

Extensão 300m

Área da bacia hidrográfica 1.870km2

Volume útil 71,47x106m

3

Área máxima do espelho d’água 1,43x107m

2

Vazão afluente média (100%) 700,00l/s

Para efeito de cálculo do volume acumulado no reservatório (1933 a 2008) e

estimativa da vazão regularizada com os ganhos advindos das águas da transposição,

utilizou-se a mesma metodologia e os mesmo dados (variáveis hidrológicas) utilizados para

simulação do volume nos reservatórios de compensação/derivação.

5.6. Outorga concedida pela ANA

A outorga de direito de uso é o ato administrativo (com caráter de autorização)

mediante o qual o Poder Público outorgante (União, Estados ou Distrito Federal) faculta ao

outorgado o uso de recurso hídrico, por prazo determinado, nos termos e nas condições

expressas no respectivo ato (Moretti, 2005).

O Diário Oficial em 26.09.2005 publicou duas resoluções da Agência Nacional de

Águas:

• Resolução nº 411, de 22 de setembro de 2005.

“Outorga ao Ministério da Integração Nacional o direito de uso de recursos hídricos

do Rio São Francisco, para a execução do Projeto de Integração do Rio São Francisco com

as Bacias Hidrográficas do Nordeste Setentrional, nas seguintes condições: I – coordenadas

geográficas do ponto de captação do eixo norte: 8º 48’ 34,72” de latitude sul e 39º 27’

19,86” de longitude oeste; II – coordenadas geográficas do ponto de captação do eixo leste:

8º 48’ 37,72” de latitude sul e 38º 24’ 23,62” de longitude oeste; III – vazão firme

disponível para bombeamento, nos dois eixos, a qualquer tempo, de 26,4 m3/s,

correspondente à demanda projetada para o ano de 2025 para consumo humano e

dessedentação animal na região; e IV – excepcionalmente, será permitida a captação da

vazão máxima diária de 114,3 m3/s e instantânea de 127 m

3/s, quando o nível de água do

97

Reservatório de Sobradinho estiver acima do menor valor entre: a) nível correspondente ao

armazenamento de 94% do volume útil; e b) nível correspondente ao volume de espera para

controle de cheias. Parágrafo único. Enquanto a demanda real for inferior a 26,4 m3/s,

o empreendimento poderá atender, com essa vazão, o uso múltiplo dos recursos

hídricos na região receptora.”

• Resolução nº 412, de 22 de setembro de 2005.

“Emite, em favor do Ministério da Integração Nacional, CNPJ nº 03.353.358/0001-

96, Certificado de Avaliação da Sustentabilidade da Obra Hídrica – CERTOH para o

“Projeto de Integração do Rio São Francisco com as Bacias Hidrográficas do Nordeste

Setentrional – trechos I, II, III, IV, V e Ramal do Agreste Pernambucano”, localizado nos

Estados do Ceará, Paraíba, Pernambuco e Rio Grande do Norte, com a finalidade de

abastecimento público e usos múltiplos nas Bacias dos rios Jaguaribe, Apodi, Piranhas -

Açu, Paraíba, Terra Nova, Pajeú e Moxotó, tendo o empreendimento as seguintes

características: a) vazão de adução firme: 26,4 m3/s; b) Eixo Norte: i – Coordenadas do

ponto de captação no Rio São Francisco: 08º 32’ 43,22” de Latitude Sul e 39º 27’ 19,86” de

Longitude Oeste; ii – Trechos a serem implantados: trechos I, II, III e IV; iii – demais

elementos técnicos conforme Projeto Básico apresentado pelo Ministério da Integração

Nacional, constante do Processo nº 02501.001144/2005-81. Parágrafo único. O

Ministério da Integração Nacional deverá comunicar à ANA o término da construção

e o início da operação do empreendimento certificado.”

A Nota Técnica para Outorga (ANA, 2005) apresenta valores diferentes dos

apresentados anteriormente para as retiradas do Ramal do Agreste, área irrigada pelos

projetos de irrigação, consumo específico para irrigação, entre outros.

A demanda hídrica para o Ramal do Agreste difere para o cenário de 2025 de

acordo com a Tabela 5.11.

98

Tabela 5.11 – Demanda hídrica para o Ramal do Agreste

Ano 2005 2010 2015 2025

Vazão (m3/s) 3,50 4,10 4,90 6,80

A área irrigada para o Perímetro Irrigado do Moxotó é de 8.596ha, pois não é levada

em consideração a área irrigada difusa de 1.000ha. E o consumo específico para irrigação

considerado pela ONS é de 0,29l/s/ha.

Considerando os valores díspares, um cenário extra foi criado para avaliar os novos

valores apresentados pela ANA no documento de Análise de Outorga.

5.7. Retiradas para abastecimento humano

5.7.1. Cenário atual

O cenário atual foi sub-dividido em duas possibilidades: abastecimento das

populações difusas com prática de irrigação de agricultura familiar, cenário atual I, e sem a

prática da mesma, compondo o cenário atual II.

Segundo o MIN(2000), a cada 10km de canal devem ser implantadas uma das três

tomadas de vazão para abastecimento da população difusa: 0,1m3/s; 0,2m

3/s e 0,5m

3/s. De

acordo com o mesmo documento, o abastecimento da população difusa não está restrito

apenas ao consumo humano, mas considera a irrigação de agricultura familiar, comum na

região. Considerando a necessidade de suprir as condições mínimas de abastecimento,

optou-se pela vazão de 0,1m3/s.

A distribuição das vazões para abastecimento das populações difusas para os

estados de Pernambuco e Paraíba foram avaliadas dividindo-se o número de tomadas de

acordo com a quilometragem de canal principal em cada território estadual.

Todo Eixo Leste possui cerca de 202km, dos quais 159,58km encontram-se em

território pernambucano e 42,42km no estado da Paraíba. De acordo com o número de

tomadas por trecho, seriam instaladas 16 tomadas dentro de Pernambuco e 4 na Paraíba.

As tomadas pernambucanas totalizam demanda de 1,59m3/s que deve ser distribuída

para abastecimento da população difusa. Esta vazão, por hipótese, será dividida igualmente

99

para os onze reservatórios de compensação dentro de Pernambuco. Para efeito de

simulação, as retiradas foram feitas nos reservatórios de compensação. Assim, cada

reservatório teria uma retirada mensal de 0,145m3/s.

Do total disponibilizado para a população difusa pelo Eixo Leste, após a retirada

para abastecimento em Pernambuco, restariam 4,42m3/s para a Paraíba. Para determinação

do abastecimento populacional total paraibano, a vazão destinada às populações difusas foi

somada à vazão necessária ao reservatório de Boqueirão, que será alimentado pelo Açude

Poções, totalizando 1,95m3/s.

Para determinar o consumo para abastecimento humano na Paraíba (Boqueirão),

foram adotados os dados do IBGE (2001 a 2009), projetando a população em cada um dos

municípios abastecidos pela elevatória do Sistema de Campina Grande, derivadas do Açude

Boqueirão. O consumo em m3/s/habitante foi determinado a partir do consumo para o

agreste pernambucano, obtido do projeto da Adutora do Agreste (2004). Assim, foi adotada

uma vazão de 1,52m3/s para a Paraíba.

Em uma situação onde não há o uso da água para irrigação de agricultura familiar

pelas populações difusas, a quantidade de água necessária a cada 10km é reduzida para

0,017m3/s (MIN, 2000). Ou seja, a retirada individual para cada um dos onze reservatórios

de compensação dentro do estado de Pernambuco é de 0,025m3/s. A vazão restante de

0,073m3/s será somada à vazão necessária ao abastecimento em Boqueirão.

Após a definição do abastecimento das populações difusas, esta vazão será somada

à tomada para o Ramal do Agreste pernambucano.

De acordo com o Projeto Básico do Ramal do Agreste (2004), a vazão bombeada

mensalmente prevista para o ano de 2010 a partir do reservatório de Ipojuca, considerado

anteriormente para início da operação, pode ser de 3,40m3/s, de acordo com o RIMA, e de

5m3/s de acordo com a SRHE.

5.7.2. Cenário futuro

Buscando avaliar a viabilidade do abastecimento para o futuro, e conseqüentemente

a demanda disponível para irrigação, foi realizada uma análise dos abastecimentos humanos

para o ano de 2025.

As duas situações possíveis para abastecimento das populações difusas foram

100

consideradas: com a presença de irrigação de irrigação familiar (cenário futuro I) e sem a

mesma (cenário futuro II). No cenário onde há irrigação de irrigação familiar,

consideraram-se os mesmos valores utilizados para o cenário atual. Ou seja, uma retirada

individual de cada reservatório, no estado de Pernambuco, de 0,145m3/s. O abastecimento

total difuso na Paraíba foi mantido em 0,43m3/s.

De acordo com o MIN (2000), para a demanda tendencial associada aos usos

difusos, sem a prática da irrigação de irrigação familiar, a quantidade de água necessária a

cada tomada é reduzida para 0,011m3/s. O estado de Pernambuco apresenta dezesseis

tomadas. Assim, a retirada individual dos onze reservatórios de compensação no trecho

pernambucano é de 0,016m3/s. A vazão apresentada para o futuro é menor, em relação à

atual, pois é considerada uma diminuição da população difusa rural causada pelas

migrações internas e externas.

O consumo da população paraibana foi projetado para 2025. Multiplicou-se o

número de habitantes projetado para o futuro na Paraíba, pelo consumo apresentado no

Projeto da Adutora do Agreste (MIN, 2004) para o ano de 2025 de 6,8E-06

m3/s/hab. A

vazão projetada necessária para tal população foi de 3,70m3/s.

Tabela 5.12 – Retiradas para abastecimento humano

Cenários

Demanda humana

Atual I (m3/s)

Atual II (m3/s)

Atual I

(m3/s) Atual II

(m3/s) Futuro I

(m3/s) Futuro II

(m3/s)

População difusa (PE)

por reservatório 0,145 0,025 0,145 0,025 0,145 0,016

Ramal do Agreste 3,40 (EIA/RIMA) 5,00 (SRHE) 7,50

População difusa (PB) 0,430 0,073 0,430 0,073 0,430 0,050 Boqueirão 1,52 1,52 3,70

5.7.3. Distribuição da água para irrigação

O consumo humano, por ser prioritário, restringe outros usos da água. Garantido o

atendimento ao abastecimento humano, as ofertas locais poderão ser utilizadas para outros

fins.

Após o atendimento ao consumo humano, a água disponível restante foi direcionada

para irrigação dos Projetos do Moxotó e Serra Negra. O projeto de Irrigação de Serra Negra

indica 14.000ha irrigados projetados, enquanto o Projeto do Moxotó tem 9.596ha. A

101

disponibilidade foi dividida de acordo com o percentual de área a ser irrigado de cada

projeto. Assim, 59% do volume seriam dirigidos ao Reservatório de Barra do Juá, para

irrigação do Projeto de Serra Negra, e 41% para Poço da Cruz.

102

6. SIMULAÇÃO DE CENÁRIOS DE USO DA ÁGUA

6.1. Simulação do volume do reservatório de Sobradinho

Considera-se na simulação que os reservatórios trabalham de forma integrada para

que a água seja transportada a partir do reservatório de Sobradinho até os reservatórios de

destino. As águas devem ser transpostas nas situações onde o volume acumulado em

Sobradinho atenda as condições estabelecidas na outorga.

As regras de operação para simulação do volume do reservatório foram

apresentadas no Capítulo 5. O balanço hídrico de Sobradinho foi simulado para 912 meses

de vazões conhecidas no rio São Francisco, entre 1933 e 2008. A Figura 6.1 ilustra o

volume simulado em todo o período, comparado ao volume medido a partir de 1978, ano de

início da operação do reservatório.

Não se pode esperar a coincidência entre os níveis simulados e registrados:

considerou-se defluência constante, quando na verdade as vazões liberadas por Sobradinho

estão sujeitas às decisões do sistema integrado de geração de energia do país e variam

conforme as determinações do ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico). Porém, o

comportamento médio do reservatório deve ser reproduzido.

103

-

5.000.000.000

10.000.000.000

15.000.000.000

20.000.000.000

25.000.000.000

30.000.000.000

35.000.000.000

jan/33 set/46 mai/60 jan/74 out/87 jun/01

Tempo

Vo

lum

e (

m3

)

Volume Simulado

Volume Medido

Figura 6.1 – Volume simulado e medido no reservatório de Sobradinho

Na simulação observou-se que em 41% do tempo o armazenamento em Sobradinho

atende às condições de transferência para as vazões máximas.

Nota técnica da Agência Nacional de Águas (ANA, 2005) estima para o Eixo Leste

28,00 m³/s (vazão máxima instantânea de captação) e 25,20 m³/s (vazão média diária

máxima de captação). Nos meses onde a vazão transferida pelo Eixo Leste se restringiria à

mínima de 10,12m3/s, ou seja, em 59% do tempo, a água transposta seria prioritariamente

direcionada ao abastecimento humano. Nos meses onde a vazão transferida se faça à taxa

máxima de 25,20m3/s, ou seja, em 41% das ocorrências, seria possível transpor água para

os reservatórios de derivação do Eixo Leste utilizados para irrigação. No caso de a água

disponível para abastecimento ser mais que suficiente para o atendimento à demanda, o

volume restante poderá ser direcionado aos reservatórios destinados à irrigação.

6.2. Cenários de distribuição da água no Eixo Leste

O consumo humano é considerando prioritário com retiradas mensais e ininterruptas

em todo o período de análise. São sugeridos neste trabalho quatro cenários de análise para

104

abastecimento humano, citados anteriormente (Cenários Atual I e II, Cenários Futuro I e

II), de acordo com a presença da irrigação de irrigação familiar.

Há duas possibilidades de captação para o Ramal do Agreste, logo no início da

operação, conforme discutido anteriormente: 3,4m3/s ou 5m

3/s. As duas situações foram

avaliadas. A Tabela 6.1 apresenta cenários de demanda considerando a menor retirada para

o Ramal do Agreste.

Tabela 6.1 – Cenários de demandas projetadas para abastecimento humano considerando

menor captação no Ramal do Agreste – 3,40 m3/s

Cenários

População

Difusa PE

(m3/s)

Ramal do

Agreste

(m3/s)

População

Difusa PB

(m3/s)

Abastecimento

Boqueirão

(m3/s)

Total Abast.

Humano

(m3/s)

Atual I 1,59 3,40 0,43 1,52 6,94

Atual II 0,27 3,40 0,07 1,52 5,26

Futuro I 1,59 7,50 0,43 3,70 13,22

Futuro II 0,17

7,50 0,05 3,70 11,42

A Tabela 6.2 apresenta os cenários de demanda projetada na situação de maior

retirada para o ramal do Agreste. Não há alterações previstas para os cenários futuros para

as duas situações de adução.

Tabela 6.2 – Cenários de demandas projetadas para abastecimento humano considerando

maior captação no Ramal do Agreste – 5,00 m3/s

Cenários

População

Difusa PE

(m3/s)

Ramal do

Agreste

(m3/s)

População

Difusa PB

(m3/s)

Abastecimento

Boqueirão

(m3/s)

Total Abast.

Humano

(m3/s)

Atual I 1,59 5,00 0,430 1,52 8,54

Atual II 0,27 5,00 0,073 1,52 6,86

Futuro I 1,59 7,50 0,430 3,70 13,22

Futuro II 0,17

7,50 0,047 3,70 11,42

105

Inicialmente foi avaliado o atendimento das demandas para abastecimento humano

com base na disponibilidade mínima transposta, segundo a Nota Técnica da ANA (retirada

de 10,12m3/s) que na simulação ocorreria em 59% do tempo, a partir do reservatório de

Sobradinho. Foram somadas todas as demandas existentes em todos os cenários. Observou-

se que nos cenários futuros, independente da tomada d’água considerada para o agreste

pernambucano, a demanda é maior que aquela apresentada na Nota Técnica da ANA.

Porém, como a outorga não distingue os volumes para abastecimento por eixo, o

atendimento poderia acontecer somente sacrificando, se fosse o caso, o atendimento das

demandas no Eixo Norte, o que caracterizaria um conflito de uso.

Figura 6.2 – Cenário de demandas projetadas para abastecimento humano

(Cenários Atual e Futuro)

Nos 41% do tempo restantes, onde a disponibilidade pode chegar à máxima (de

25,20m3/s), foram subtraídas as demandas prioritárias avaliadas para abastecimento

humano. O saldo hídrico restante do valor outorgado foi direcionado para a irrigação. A

Tabela 6.3 apresenta o saldo hídrico de outorga para irrigação e abastecimento humano, nas

duas possibilidades apresentadas para o Ramal do Agreste, para a situação de máxima

10,12m³/s

106

vazão outorgada.

Tabela 6.3 – Saldo hídrico da outorga, considerando abastecimento humano e irrigação,

para disponibilidade de 10,12m³/s (condição 1) e 25,20m³/s (condição 2)

Cenários

Saldo do abast.

humano

(Ramal do Agreste

com 3,4m3/s,

condição 1)

Saldo para

irrigação

(Ramal do

Agreste com

3,4m3/s,

condição 2)

Saldo para abast.

humano

(Ramal do Agreste

com 5,0m3/s,

condição 1)

Saldo para

irrigação

(Ramal do Agreste

com 5,0m3/s,

condição 2)

Atual I 3,18 18,26 1,58 16,66

Atual II 4,86 19,94 3,26 18,34

Futuro I -3,10 11,98 -3,10 11,98

Futuro II -1,30 13,78 -1,30 13,78

O saldo da disponibilidade mínima no cenário atual, utilizado para abastecimento

humano, indica que para as condições atuais de consumo haveria excesso de água

disponível. Ou seja, há água excedente no abastecimento das populações que poderia ser

direcionada para irrigação, aumentando o potencial irrigável.

A disponibilidade mínima para abastecimento humano, considerando os valores

indicados pela ANA, é insuficiente para abastecer toda a população projetada para 2025.

Há um déficit hídrico a ser suprido legalmente pela outorga total e, portanto, a ser extraído

da vazão de abastecimento humano destinada para o Eixo Norte ou por aumento nos limites

da outorga. No caso da água disponível para irrigação nos citados cenários futuros, admite-

se cobertura do déficit do abastecimento humano.

107

Figura 6.3 – Saldo hídrico da outorga, considerando abastecimento humano e

irrigação, para disponibilidade de 25,20m³/s

O saldo disponível para irrigação foi analisado de duas formas: se toda água

disponível fosse direcionada para Poço da Cruz (único açude com perímetro de irrigação

em atividade), ou se a disponibilidade fosse dividida entre os dois açudes destinados à

irrigação de forma proporcional à área irrigável. A área irrigável de Serra Negra

corresponde a 59% de toda a área irrigável que receberia as águas transpostas, restando

41% para Poço da Cruz.

A transferência de água para Poço da Cruz é limitada pela capacidade máxima de

transporte dos canais, que é 18,00m3/s. A Tabela 6.4 apresenta a disponibilidade hídrica

para irrigação no menor volume captado para o Ramal do Agreste, e a Tabela 6.5 para a

maior captação no Cenário Atual.

25,20m³/s – 10,12m³/s = 15,08m³/s

108

Tabela 6.4 – Disponibilidade hídrica para irrigação considerando

menor captação Ramal do Agreste – 3,40 m3/s

Cenários

100% da Vazão para

Poço da Cruz

(m3/s)

41% da Vazão para

Poço da Cruz

(m3/s)

59% da Vazão para

Barra do Juá

(m3/s)

Atual I 18,00 7,43 10,83

Atual II 18,00 8,11 11,83

Futuro I 11,98 4,87 7,11

Futuro II 13,78 5,60 8,17

Tabela 6.5 – Disponibilidade hídrica para irrigação considerando

maior captação do Ramal do Agreste – 5,00 m3/s

Cenários

100% da Vazão para

Poço da Cruz

(m3/s)

41% da Vazão para

Poço da Cruz

(m3/s)

59% da Vazão para

Barra do Juá

(m3/s)

Atual I 16,66 6,78 9,88

Atual II 18,00 7,46 10,88

Futuro I 11,98 4,87 7,11

Futuro II 13,78 5,60 8,17

A Tabela 6.6 mostra a demanda hídrica necessária para irrigar os projetos

abastecidos pelos reservatórios de Poço da Cruz e Barra do Juá, considerando: o consumo

atual de 2,5l/s/ha; o consumo projetado com utilização de métodos mais adequados (0,45

l/s/ha); e consumo de 0,59l/s/ha, para irrigação difusa projetada.

109

Tabela 6.6 – Área irrigada e demanda hídrica

Métodos de Irrigação Área Irrigada (ha) Consumo (m

3/s)

Poço da Cruz Serra Negra Poço da Cruz Serra Negra

Padrão de consumo atual 9.596 14.000 23,99 35,00

Irrigação projetada

intensiva 8.596 12.000

3,87 5,40

Irrigação projetada

difusa 1.000 2.000

0,59 1,18

Irrigação projetada total 9.596 14.000 4,46 6,58

Utilizando-se os métodos atuais de irrigação, a vazão disponível, em qualquer das

situações e cenários, é insuficiente para irrigar toda a área. Isto é verdade mesmo que seja

transposta toda a água disponível.

6.3. Comportamento dos açudes de compensação para o cenário atual e futuro

6.3.1. Volume disponível para irrigação

No balanço hídrico de cada reservatório de compensação inserido no Eixo Leste,

foram consideradas as retiradas projetadas para abastecimento, irrigação e derivações para

outros reservatórios de acordo com a destinação de cada reservatório estudado.

A análise foi realizada por cenário respeitando as condições de retirada apresentadas

anteriormente neste capítulo nas Tabelas 6.4 e 6.5. A demanda total para a população difusa

foi dividida igualmente para cada reservatório, considerando as condições de retirada para o

Ramal do Agreste e respeitando a demanda paraibana. Supridas as necessidades para

abastecimento humano com garantia em 100% do tempo, nas situações de possibilidade de

tomada máxima em Sobradinho (41% do tempo), o saldo restante disponível foi

direcionado aos reservatórios destinados à irrigação. A vazão foi distribuída

proporcionalmente em relação às áreas máximas previstas nos projetos de irrigação.

Os passos apresentados anteriormente definem o comportamento dos açudes de

compensação em relação ao volume disponível para os reservatórios destinados a irrigação,

110

mesmo que essa disponibilidade seja superior ao que é realmente necessário para irrigar.

As Tabelas 6.7 e 6.8 apresentam, respectivamente, as médias das vazões

disponibilizadas por cada reservatório no regime onde Sobradinho possibilita retirada

máxima (em 41% do tempo) e as médias no regime normal de Sobradinho (59% do tempo),

com a retirada de 3,4m3/s para o Ramal do Agreste, de acordo com o Cenário Atual I e II.

As tabelas 6.9 e 6.10 apresentam o comportamento, nas mesmas condições, com a

retirada de 5,0m3/s para o Ramal do Agreste, de acordo com os cenários de análise Atual I e

II, respectivamente.

Para os cenários futuros, iguais para as duas possíveis retiradas para o Ramal do

Agreste, há um déficit já mencionado anteriormente. O comportamento hídrico para os

cenários futuros I e II é apresentado nas Tabelas 6.11 e 6.12 respectivamente.

Tabela 6.7 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do

Agreste = 3,4m3/s) - Cenário Atual I.

Reservatórios

Média das vazões

disponibilizadas

em 59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

abastecimento

humano (m3/s)

Média das

vazões

disponibilizadas

em 41% do

tempo (m3/s)

Retirada

proposta para

irrigação

(m3/s)

Areias 9,90 0,145 25,01 -

Braúnas 9,70 0,145 24,83 -

Mandantes 9,52 0,145 24,67 -

Salgueiro 9,33 0,145 24,49 -

Muquém 9,16 0,145 13,50 10,83

Cacimba Nova 8,97 0,145 13,33 -

Bagre 8,78 0,145 13,16 -

Copiti 8,60 0,145 5,56 7,43

Moxotó 8,43 0,145 5,40 -

Barreiro 8,27 0,145 5,25 -

Campos 4,71 3,545 1,70 -

111

Tabela 6.8 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do

Agreste = 3,4m3/s) - Cenário Atual II.

Reservatórios

Média das vazões

disponibilizadas em

59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

abastecimento

humano (m3/s)

Média das

vazões

disponibilizadas

em 41% do

tempo (m3/s)

Retirada

proposta para

irrigação

(m3/s)

Areias 10,02 0,025 25,13 -

Braúnas 9,94 0,025 25,07 -

Mandantes 9,88 0,025 25,03 -

Salgueiro 9,81 0,025 24,97 -

Muquém 9,75 0,025 13,10 11,83

Cacimba Nova 9,69 0,025 13,05 -

Bagre 9,62 0,025 13,00 -

Copiti 9,56 0,025 4,84 8,11

Moxotó 9,51 0,025 4,80 -

Barreiro 9,47 0,025 4,77 -

Campos 6,03 3,425 1,34 -

112

Tabela 6.9 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do

Agreste = 5,0m3/s) - Cenário Atual I

Reservatórios

Média das vazões

disponibilizadas em

59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

abastecimento

humano (m3/s)

Média das

vazões

disponibilizadas

em 41% do

tempo (m3/s)

Retirada

proposta para

irrigação

(m3/s)

Areias 9,90 0,145 25,01 -

Braúnas 9,70 0,145 24,83 -

Mandantes 9,52 0,145 24,67 -

Salgueiro 9,33 0,145 24,49 -

Muquém 9,16 0,145 14,45 9,88

Cacimba Nova 8,97 0,145 14,28 -

Bagre 8,78 0,145 14,11 -

Copiti 8,60 0,145 7,16 6,78

Moxotó 8,43 0,145 7,00 -

Barreiro 8,27 0,145 6,85 -

Campos 3,11 5,145 1,70

113

Tabela 6.10 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação, considerando a retirada para o Ramal do

Agreste = 5,0m3/s) - Cenário Atual II

Reservatórios

Média das vazões

disponibilizadas em

59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

abastecimento

humano (m3/s)

Média das

vazões

disponibilizadas

em 41% do

tempo (m3/s)

Retirada

proposta para

irrigação

(m3/s)

Areias 10,02 0,025 25,13 -

Braúnas 9,94 0,025 25,07 -

Mandantes 9,88 0,025 25,03 -

Salgueiro 9,81 0,025 24,97 -

Muquém 9,75 0,025 14,05 10,88

Cacimba Nova 9,69 0,025 14,00 -

Bagre 9,62 0,025 13,95 -

Copiti 9,56 0,025 6,44 7,46

Moxotó 9,51 0,025 6,40 -

Barreiro 9,47 0,025 6,37 -

Campos 4,43 5,025 1,34 -

114

Tabela 6.11 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação) - Cenário Futuro I

Reservatórios

Média das Vazões

para Abastecimento

em 59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

Abastecimento

Humano (m3/s)

Média das

Vazões para

Irrigação em

41% do

tempo (m3/s)

Retirada para

Irrigação

(m3/s)

Areias 9,90 0,145 25,01 -

Braúnas 9,70 0,145 24,83 -

Mandantes 9,52 0,145 24,67 -

Salgueiro 9,33 0,145 24,49 -

Muquém 9,16 0,145 17,22 7,11

Cacimba Nova 8,97 0,145 17,05 -

Bagre 8,78 0,145 16,88 -

Copiti 8,60 0,145 11,84 4,87

Moxotó 8,43 0,145 11,68 -

Barreiro 8,27 0,145 11,53 -

Campos 0,61 7,645 3,88 -

115

Tabela 6.12 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Vazões mensais disponíveis para irrigação) - Cenário Futuro II

Reservatórios

Média das Vazões

para Abastecimento

em 59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

Abastecimento

Humano (m3/s)

Média das

Vazões para

Irrigação em

41% do

tempo (m3/s)

Retirada para

Irrigação

(m3/s)

Areias 10,03 0,016 25,14 -

Braúnas 9,96 0,016 25,09 -

Mandantes 9,91 0,016 25,05 -

Salgueiro 9,84 0,016 25,01 -

Muquém 9,80 0,016 16,80 8,17

Cacimba Nova 9,74 0,016 16,76 -

Bagre 9,68 0,016 16,72 -

Copiti 9,63 0,016 11,08 5,60

Moxotó 9,58 0,016 11,05 -

Barreiro 9,55 0,016 11,03 -

Campos 2,02 7,516 3,50 -

Para abastecer satisfatoriamente o território paraibano, a vazão mínima garantida no

reservatório de Campos deve se maior ou igual à demanda total consumida difusa e em

Boqueirão.

Em todas as hipóteses do cenário atual as demandas paraibanas são atendidas com

sobra de água. Entretanto, nos cenários futuros, se respeitados os valores de separação da

outorga citados na nota técnica da ANA (2005), a água será insuficiente para o

abastecimento das populações na Paraíba quando o reservatório de Sobradinho não estiver

cheio.

116

Avaliação da vazão regularizada nos reservatórios para irrigação

A última coluna das Tabelas 6.7 a 6.12 representa a média das vazões que podem

ser transferidas para irrigação em Barra do Juá e Poço da Cruz em 41% dos meses

simulados. As séries históricas correspondentes (valores nulos em 59% do tempo) foram

consideradas como entrada nos dois reservatórios, para, mediante a simulação do balanço

de massa, determinar-se a vazão regularizada em cada um deles. Os valores de Q90+ e Q100,

para os diferentes cenários, são apresentados a seguir.

O valor de Q100 para Barra do Juá apresentou-se muito restritivo (0,35m³/s) e não foi

considerado na avaliação da vazão regularizada.

Tabela 6.13 – Vazões regularizadas em Barra do Juá

Cenário

Vazão Média

Transposta em 41%

do tempo (m3/s)

Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

10,83 1,01

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

9,88 1,01

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

11,83 1,01

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

10,88 1,01

Futuro I 7,11 0,86

Futuro II 8,17 0,92

Para o cálculo de Q90+ o volume de alerta para redução das vazões foi 37% da

capacidade do reservatório.

O reservatório de Barra do Juá possui pequena capacidade de acumulação. Caso as

vazões disponíveis para o reservatório fossem transpostas o vertimento médio chegaria a

3,44m³/s.

117

Tabela 6.14 – Vazões regularizadas em Poço da Cruz

Cenário

Vazão Média

Transposta em 41%

do tempo (m3/s)

Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Vazão

Regularizada

Q100 (m3/s)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

7,43 2,29 1,96

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

6,78 2,16 1,87

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

8,11 2,48 2,06

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

7,46 2,29 1,97

Futuro I 4,87 1,52 1,54

Futuro II 5,60 1,74 1,68

É importante ressaltar que a vazão regularizada com 100% de garantia, conforme

calculado no capítulo 4, é 0,52m3/s.

Caso as vazões disponíveis para o reservatório fossem transpostas o vertimento

médio seria de até 2,21m³/s.

6.3.2. Operação para atendimento das demandas no reservatório de Boqueirão

O déficit hídrico para abastecimento humano apresentou-se apenas nos Cenários

Futuros I e II. Para garantir que haverá garantia de água em tais cenários, foram atendidas

absolutamente em todos os cenários as demandas humanas, inclusive no fim do eixo em

Boqueirão. O balanço nas planilhas foi realizado da seguinte forma: quando necessário, a

água direcionada para irrigação em 41% do tempo deve primeiro atender a todas as

demandas de abastecimento humano.

Para compensar os déficits nos cenários futuros, na condição em que Sobradinho só

atenda o abastecimento humano, simulou-se aumento da retirada de Sobradinho no limite

de outorga para os dois eixos até atender as demandas da Paraíba.

A vazão direcionada para irrigação foi dividida para os reservatórios de Barra do

Juá e Poço da Cruz de acordo com os critérios já mencionados anteriormente.

As Tabelas 6.15 e 6.16 apresentam o comportamento dos reservatórios de

compensação, depois de satisfeitas as retiradas em todo ramal com vazão mínima garantida

118

sem falhas.

Tabela 6.15 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Atendimento as demandas no reservatório de Boqueirão) - Cenário Futuro I

Reservatórios

Média das Vazões

para Abastecimento

em 59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

Abastecimento

Humano (m3/s)

Média das

Vazões para

Irrigação em

41% do

tempo (m3/s)

Retirada para

Irrigação

(m3/s)

Areias 13,64 0,145 25,01 -

Braúnas 13,44 0,145 24,83 -

Mandantes 13,25 0,145 24,67 -

Salgueiro 13,06 0,145 24,49 -

Muquém 12,89 0,145 16,70 7,63

Cacimba Nova 12,70 0,145 16,53 -

Bagre 12,51 0,145 16,36 -

Copiti 12,33 0,145 10,89 5,30

Moxotó 12,16 0,145 10,73 -

Barreiro 12,00 0,145 10,58 -

Campos 4,34 7,645 2,93 -

Para satisfazer o Cenário Futuro I seria necessário ampliar em 3,8m3/s a retirada

para abastecimento humano durante 59% do tempo. Assim, o valor previsto na Nota

Técnica, de 10,12m3/s, passaria para 19,92m

3/s.

119

Tabela 6.16 – Comportamento hídrico dos reservatórios de compensação

(Atendimento as demandas no reservatório de Boqueirão) - Cenário Futuro II

Reservatórios

Média das Vazões

para Abastecimento

em 59% do tempo

(m3/s)

Retirada para

Abastecimento

Humano (m3/s)

Média das

Vazões para

Irrigação em

41% do

tempo (m3/s)

Retirada para

Irrigação

(m3/s)

Areias 11,96 0,016 25,14 -

Braúnas 11,89 0,016 25,09 -

Mandantes 11,84 0,016 25,05 -

Salgueiro 11,77 0,016 25,01

Muquém 11,73 0,016 17,35 7,63

Cacimba Nova 11,67 0,016 17,30 -

Bagre 11,61 0,016 17,26 -

Copiti 11,56 0,016 11,92 5,30

Moxotó 11,51 0,016 11,89 -

Barreiro 11,48 0,016 11,87 -

Campos 3,95 7,516 4,34 -

Assim como no Cenário Futuro I, seria necessário ampliar a captação, no Cenário

Futuro II em 1,95m3/s. Portanto, em 59% do tempo, a vazão captada passaria a ser

12,07m3/s. A tabela a seguir sintetiza este equilíbrio.

Tabela 6.17 – Saldo no açude Boqueirão

Cenário

Vazão Mínima garantida no

Reserv. Campos para

Abastecimento em 59% do

tempo (m3/s)

Demanda

Paraíba

(m3/s)

Saldo Hídrico

Boqueirão

(m3/s)

Futuro I 4,15 4,13 0,02

Futuro II 3,76 3,75 0,01

Como consequência, as vazões regularizadas em Barra do Juá e Poço da Cruz são

apresentadas nas Tabelas 6.18 e 6.19, para a partição proporcional às áreas irrigáveis.

120

Tabela 6.18 – Vazões regularizadas em Barra do Juá

Cenário

Vazão Média

Transposta em 41%

do tempo (m3/s)

Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Futuro I e II 7,63 0,88

Tabela 6.19 – Vazões regularizadas em Poço da Cruz

Cenário

Vazão Média

Transposta em 41%

do tempo (m3/s)

Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Vazão

Regularizada

Q100 (m3/s)

Futuro I e II 5,30 1,64 1,62

6.4. Cenários de irrigação nos reservatórios Poço da Cruz e Barra do Juá

No decorrer deste capítulo, várias hipóteses de transposição das águas do rio São

Francisco para os reservatórios destinados à irrigação foram testadas. Inicialmente, foi

calculado um saldo hídrico para irrigação, de acordo com as duas possíveis retiradas para o

ramal do agreste, de acordo com a Tabela 6.3. Considerando que o Perímetro Irrigado de

Serra Negra encontra-se em fase de projeto, foram feitas duas suposições: enviar toda a

vazão disponível para Poço da Cruz (capacidade máxima do canal de 18,0m3/s), ou dividir

tal vazão de acordo com o percentual de área irrigável em Barra do Juá e Poço da Cruz.

Com base na vazão regularizada, determinou-se a área possível de ser irrigada de

acordo com o consumo realizado atualmente na área (0,0025m3/s/ha), e o consumo no caso

da utilização de métodos mais adequados de irrigação (0,00045 m3/s/ha).

As Tabelas 6.20 e 6.21 apresentam as vazões regularizadas (Q90+ e Q100) e área

irrigável no reservatório de Poço da Cruz, caso toda a água fosse transposta para o mesmo,

de acordo com as possibilidades de retirada para o Ramal do Agreste.

121

Tabela 6.20 – Vazões regularizadas e área irrigável para 100% da vazão transposta (Ramal do Agreste 3,4m3/s).

Área irrigável máxima = 9.596ha

Cenários

Vazão

Transposta para

Poço da Cruz

(m3/s)

Vazão

Regularizada

Q90+ (m3/s)

Vazão

Regularizada

Q100 (m3/s)

Área Irrigada

Consumo Atual

Q90+ (ha)

Área Irrigada

Consumo

Projetado Q90+

(ha)

Área Irrigada

Consumo

Atual Q100

(ha)

Área Irrigada

Consumo

Projetado Q100

(ha)

Atual I 18,00 4,84 3,03 1.936 10.756 1.212 6.733

Atual II 18,00 4,84 3,03 1.936 10.756 1.212 6.733

Futuro I 11,98 3,58 2,50 1.432 7.956 1.000 5.556

Futuro II 13,78 4,03 2,66 1.612 8.956 1.064 5.911

122

Tabela 6.21 – Vazões regularizadas e área irrigável para 100% da vazão transposta (Ramal do Agreste 5,0m3/s).

Área irrigável máxima = 9.596ha

Cenários

Vazão

Transposta para

Poço da Cruz

(m3/s)

Vazão

Regularizada

Q90+ (m3/s)

Vazão

Regularizada

Q100 (m3/s)

Área Irrigada

Consumo Atual

Q90+ (ha)

Área Irrigada

Consumo

Projetado Q90+

(ha)

Área Irrigada

Consumo

Atual Q100

(ha)

Área Irrigada

Consumo

Projetado

Q100 (ha)

Atual I 16,66 4,51 2,91 1.804 10.022 1.164 6.467

Atual II 18,00 4,84 3,03 1.936 10.756 1.212 6.733

Futuro I 11,98 3,58 2,50 1.432 7.956 1.000 5.556

Futuro II 13,78 4,03 2,66 1.612 8.956 1.064 5.911

123

Figura 6.4 – Vazões regularizadas (Q90+) e área irrigável para 100% da vazão

transposta (Ramal do Agreste 3,4 m3/s e 5,0m

3/s).

Figura 6.5 – Vazões regularizadas (Q100) e área irrigável para 100% da vazão

transposta (Ramal do Agreste 3,4 m3/s e 5,0m

3/s).

9.596 ha

9.596 ha

124

Considerando-se os padrões de consumo atual e as vazões de referencia Q90+ e Q100,

observa-se que somente de 10% a 20% da área poderia ser irrigada. Para atendimento em

100% do tempo, a proporção de irrigação viável se situa entre 55% e 70% de área

disponível. Para Q90+ como referência, nos cenários atuais sobraria água e nos cenários

futuros poder-se-ia irrigar entre 80% e 90% da área.

Em seguida foram avaliadas as vazões regularizadas de acordo com o volume

disponível para os perímetros irrigados (item 6.3.1). As Tabelas 6.22 e 6.23 apresentam as

vazões regularizadas e área irrigável, consumo atual e projetado, para cada reservatório.

Por fim, considerou-se a garantia do abastecimento humano pleno em todos os

cenários no Estado da Paraíba (item 6.3.2) com a diminuição da água direcionada para

irrigação quando fosse o caso. As Tabelas, a seguir, apresentam a área irrigável e a vazão

regularizada no reservatório, imposta as condições de atendimento a demanda para

abastecimento humano. Considera-se na análise a distribuição de água entre os dois

reservatórios, proporcionalmente à área irrigável.

125

Tabela 6.22 – Vazões regularizadas em Barra do Juá

Área irrigável máxima = 14.000ha

Cenários

Vazão Transposta

para Barra do Juá

(m3/s)

Vazão

Regularizada

Q90+ (m3/s)

Área Irrigada

Consumo Atual

Q90+ (ha)

Área Irrigada

Consumo Projetado

Q90+ (ha)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

10,83 1,01 404 2.244

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

9,88 1,01 404 2.244

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

11,83 1,01 404 2.244

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

10,88 1,01 404 2.244

Futuro I e II 7,63 0,88 352 1.956

Tabela 6.23 – Vazões regularizadas em Poço da Cruz

Área irrigável máxima = 9.596ha

Cenários

Vazão Transposta

para Poço da Cruz

(m3/s)

Vazão

Regularizada

Q90+ (m3/s)

Vazão

Regularizada

Q100 (m3/s)

Área Irrigada

Consumo Atual

Q90+ (ha)

Área Irrigada

Consumo Projetado

Q90+ (ha)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

7,43 2,28 1,96 912 5.067

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

6,78 2,08 1,87 832 4.622

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

8,11 2,48 2,06 992 5.511

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

7,46 2,29 1,97 916 5.089

Futuro I e II 5,30 1,64 1,62 656 3.644

126

Figura 6.6 – Vazões regularizadas em Barra do Juá

Área irrigável máxima = 14.000ha

Figura 6.7 – Vazões regularizadas em Poço da Cruz

Área irrigável máxima = 9.596ha

14.000 ha

9.596 ha

127

Considerando-se os padrões de consumo atual para Q90+, observa-se que somente de

3% a 10% da área poderia ser irrigada, entre o PIMOX e Serra Negra. Nos cenários com

métodos mais adequados de irrigação poder-se-ia irrigar entre 14% e 57% da área.

A vazão regularizada foi aplicada às culturas irrigadas na região, simulando

consumos e hectares irrigados. Para determinação do consumo por cultura, de forma mais

próxima à realidade, utilizaram-se os dados de consumo do Distrito de Irrigação Senador

Nilo Coelho.

Foram sugeridos os cultivos de manga, goiaba, coco, acerola e banana. O consumo

apresentado corresponde a um tempo de rega de 12 horas por dia. Utilizou-se a vazão

regularizada nos reservatórios de Barra do Juá e Poço da Cruz nos cenários com a

transposição, garantindo a preservação do volume morto, para simular a área irrigada.

Inicialmente, calcularam-se as áreas irrigadas por cultura regional com base na

vazão regularizada pelo açude sem a contribuição das águas transpostas para o PIMOX

pelo Açude Poço da Cruz (Tabela 6.24).

Tabela 6.24 – Área irrigada por cultura sem a contribuição em Poço da Cruz

Tipo de

regularização

Vazão

regularizada

sem SF (m3/s)

Manga

(ha) Goiaba (ha)

Coco

(ha)

Acerola

(ha)

Banana

(ha)

Q100 0,52 655 655 1.048 1.048 349

Q90 1,07 1.336 1.336 2.137 2.137 712

Q90+ 0,67 842 842 1.347 1.347 449

Sem a contribuição das águas transpostas, a área possível de ser irrigada, utilizando-

se métodos mais eficientes é muito menor que a área disponível para irrigar com Poço da

Cruz. Mesmo para as culturas com maior consumo, com a contribuição das águas

transpostas será possível irrigar uma área muito maior do que a irrigável atualmente, desde

que com o uso de métodos de irrigação mais adequados (Ex.: aspersão e gotejamento).

128

Figura 6.8 – Potencialidade de produção das culturas locais no PIMOX

(Consumo projetado para Q90+ sem transposição).

As Tabelas 6.25 e 6.26 mostram uma simulação da área irrigada com o cultivo de

uma única cultura, utilizando-se toda a vazão regularizada, de acordo com as suposições de

regularização (Q90+).

9.596 ha

129

Tabela 6.25 – Vazões regularizadas em Barra do Juá (Volume disponível para irrigação)

Cenários Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Manga

(ha)

Goiaba

(ha)

Coco

(ha)

Acerola

(ha)

Banana

(ha)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

1,01 1.263 1.263 2.020 2.020 673

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

1,01 1.263 1.263 2.020 2.020 673

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

1,01 1.263 1.263 2.020 2.020 673

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

1,01 1.263 1.263 2.020 2.020 673

Futuro I e II 0,88 1.100 1.100 1.760 1.760 587

Tabela 6.26 – Vazões regularizadas em Poço da Cruz (Volume disponível para irrigação)

Cenários Vazão Regularizada

Q90+ (m3/s)

Manga (ha) Goiaba

(ha)

Coco

(ha)

Acerola

(ha)

Banana

(ha)

Atual I (Agreste/PE 3,40m3/s)

2,28 2.850 2.850 4.560 4.560 1.520

Atual I (Agreste/PE 5,00m3/s)

2,08 2.600 2.600 4.160 4.160 1.387

Atual II (Agreste/PE 3,40m3/s)

2,48 3.100 3.100 4.960 4.960 1.653

Atual II (Agreste/PE 5,00m3/s)

2,29 2.863 2.863 4.580 4.580 1.527

Futuro I e II 1,64 2.050 2.050 3.280 3.280 1.093

130

Figura 6.9 – Potencialidade de produção das culturas no PIMOX com transposição (Q90+)

Figura 6.10 – Potencialidade de produção das culturas em Serra Negra com transposição (Q90+)

14.000 ha

9.596 ha

131

7. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O trabalho de pesquisa aqui apresentado teve como objetivo principal a avaliação

das estratégias projetadas para atendimento das demandas de abastecimento humano e

irrigação no Eixo Leste da transposição do São Francisco. Para isso, como etapa anterior,

foi desenvolvido trabalho de reconstituição da operação do reservatório de Poço da Cruz,

desde a análise das variáveis hidrológicas à avaliação das retiradas de água para o perímetro

irrigado de Moxotó, alimentado a partir do citado reservatório.

Os resultados mostraram que o uso de modelo chuva-vazão aliado à análise dos

dados hidrometeorológicos (vazão, chuva e volume armazenado) foi essencial na

reconstituição da série de volumes acumulados no reservatório de Poço da Cruz e,

consequentemente, na análise de cenários envolvendo o uso dos recursos hídricos. A

ausência de séries históricas contínuas e adequadamente extensas de vazão, precipitação,

evaporação e volumes acumulados nos reservatórios prejudica o planejamento. A

reconstituição de séries, como foi feito neste trabalho, é um caminho a utilizar quando

existem dados desencontrados ou esparsos.

As regras de outorga para a transposição condicionam a transferência ao volume

acumulado de Sobradinho. Simulação hidrológica desenvolvida nesta pesquisa, a partir de

vazões afluentes ao lago (supondo-se sua existência desde 1933) mostra que em 41% do

tempo ocorreriam em Sobradinho às condições preconizadas pela Outorga para

atendimento à irrigação. Nos restantes 59% do período simulado apenas o abastecimento

humano poderia ser atendido.

Diversos foram os cenários utilizados para abastecimento de água e irrigação neste

trabalho. No que se refere ao abastecimento humano, a análise de demandas identificadas

principalmente no agreste pernambucano mostra que as estimativas nos cenários futuros

superariam o estabelecido pela ANA na Nota Técnica. Porém, como não há distinção entre

as vazões captadas para os dois eixos, para fins da Outorga, essa demanda complementar

poderia ser atendida caso haja sobra de água no Eixo Norte para abastecimento humano. Se

essa disponibilidade não existir, os cenários futuros exigirão ampliação da Outorga.

Por outro lado, o volume acumulado em Sobradinho depende da geração de energia,

que depende por sua vez da decisão da ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico. Esse

132

é um ponto potencial de conflito, dado que a decisão de transferir água para irrigação não

fica associada apenas às variáveis hidrológicas na bacia do rio São Francisco e sim ao

planejamento do setor elétrico como um todo.

Uma vez ajustado o modelo de simulação para Poço da Cruz, tornou-se viável

estudar a influência do recebimento das águas transpostas do rio São Francisco para vários

cenários atuais e futuros. Em cada cenário, várias condições de retirada do Eixo Leste

foram impostas. Para cada situação analisada, a vazão passível de transferência para os

reservatórios de Poço da Cruz e Barra do Juá é simulada como “input” na cascata de

reservatórios do Eixo leste e daí calculada a vazão regularizada (Q100 e Q90+) para os dois

reservatórios pernambucanos. Com esta vazão, foi determinada a área que poderia ser

irrigada plantando-se as culturas típicas da região. Como resultados, observou-se que

ocorrerão aumentos de até quase 3 vezes na vazão regularizada, dependendo do regime de

operação adotado na partição de águas entre os dois reservatórios.

Na época da implantação do PIMOX, o projeto utilizou métodos gravitacionais para

distribuição e utilização de água para irrigação nos lotes. Esse método continua sendo

utilizado até os dias de hoje, mesmo sabendo-se que a sua eficiência encontra-se na faixa de

40%, causando um grande desperdício de água.

Buscando diminuir as perdas é necessário substituir o sistema de irrigação atual, que

utiliza o método de sulco com sifão, por métodos mais eficientes como o gotejamento e a

microaspersão. O padrão de consumo na irrigação, portanto, é determinante para a

definição da área irrigada: somente com processos poupadores de água poder-se-á irrigar,

por exemplo, toda a área do Perímetro do Moxotó, mesmo assim se toda a água disponível

for desviada para aquele reservatório. Os resultados mostram que não haverá água

suficiente para irrigação dos cerca de 24 mil hectares potenciais dos dois projetos, mesmo

com os métodos mais eficientes. Ainda assim, a água transposta pode assegurar um

aumento significativo de área irrigável.

7.1. Recomendações para estudos futuros

Como sugestão para trabalhos de pesquisa futuros, recomenda-se uma análise mais

aprofundada da retenção de água nos reservatórios a montante de Poço da Cruz, para

quantificação dos possíveis efeitos de retenção do escoamento nos mesmos e o impacto

133

sobre o reservatório principal. É importante avaliar a capacidade de acumulação dos

reservatórios para que, por exemplo, o açude de Barra do Juá permita o aproveitamento

eficiente das águas para ele transpostas.

Com um balanço hídrico mais detalhado nos perímetros de irrigação é possível

determinar situações específicas não abordadas neste trabalho, tais como: saídas dos

reservatórios, controles e drenagem para os rios, por exemplo.

A avaliação futura da gestão da demanda na área de estudo, de forma mais

detalhada, é muito justificada pela importância do açude Poço da Cruz na região.

Outra sugestão se refere aos possíveis impactos de mudanças climáticas tanto na

bacia do rio São Francisco, para avaliação do efeito sobre Sobradinho e consequentemente

a condição de disponibilidade de água para irrigação, quanto sobre a vazão regularizável

nos reservatórios.

O trabalho apresenta alguns fatores que podem causar incertezas aos resultados, tais

como as precipitações, a curva-chave, a evaporação e a gestão da demanda principalmente

para o reservatório de Poço da Cruz.

Futuramente é importante estudar as incertezas das precipitações devido à

variabilidade espacial da chuva na área estudada. Mesmo havendo dados consistidos e de

boa qualidade, existe a incerteza da espacialização das chuvas. Recomendam-se então

estudos mais aprofundados utilizando ferramentas de geoestatística.

134

8. BIBLIOGRAFIA

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7–17.

140

9. ANEXOS

141

ANEXO I

Séries de Precipitação e Vazão

142

Tabela 1 - Série de precipitação média calculada na bacia de contribuição do Açude Poço

da Cruz de 1933 a 2001.

143

Tabela 2 - Série de precipitação sobre o lago do Açude Poço da Cruz de 1933 a 2008

144

Tabela 3 - Precipitação média recalculada na área de contribuição ao Açude Poço da

145

Cruz (período de jan/33 a dez/08)

146

Tabela 4 - Vazão média calculada na área de contribuição ao Açude Poço da Cruz

(período de jan/33 a dez/08) simulada pelo MODHAC

147

ANEXO II

Cálculo da Evaporação

148

Cálculo da Evaporação Estação Ibimirim

149

Cálculo da Evaporação Estação Ibimirim (cont.)

150

Cálculo da Evaporação Estação Arcoverde

151

Cálculo da Evaporação Estação Arcoverde (cont.)

152

ANEXO III

Parâmetros de Calibração do MODHAC

153

Parâmetros de Calibração do MODHAC na Bacia de Contribuição a Estação Fluviométrica

de Caroalina

Parâmetros Val.

Atuais

Val.

Mínimos

Val.

Máximos

Passo

Inicial Precisão

RSPX Capacidade máxima do reservatório

superficial 1,6660 0,0 100,00 1,00 0,001

RSSX Capacidade máxima do reservatório

sub-superficial 219,2000 0,0 300,00 10,00 0,001

RSBX Capacidade máxima do reservatório

subterrâneo 0,0000 0,0 0,00 10,00 0,001

RSBY Armazenamento mínimo para

ocorrer contribuição do reservatório

subterrâneo ao escoamento de base

0,0000 0,0 0,00 0,00 0,00

IMAX Permeabilidade do solo 477,2000 0,0 500,00 10,00 0,001

IMIN Infiltração mínima 98,3000 0,0 100,00 10,00 0,001

IDEC Coeficiente de infiltração 0,002728 0,0 1,00 0,01 0,001

ASP Expoente da lei de esvaziamento do

reservatório superficial 0,000000 0,0 0,00 0,00 0,000

ASS Expoente da lei de esvaziamento do

reservatório subsuperficial 0,040000 0,0 1,00 0,01 0,001

ASBX Expoente da lei de esvaziamento do

reservatório subterrâneo 0,966200 0,0 1,00 0,01 0,001

ASBY 0,0000 0,0 0,00 0,00 0,000

PRED Correção da precipitação 999,0000 0,0 0,00 0,00 0,000

CEVA Evapotranspiração do solo 0,1001 0,1 1,00 0,10 0,010

CHET Fração da evapotranspiração

potencial (ETP) suprida diretamente

da chuva

0,5471 0,0 1,00 0,10 0,001

154

ANEXO IV

Medição de Descarga Líquida no Canal do PIMOX

155

Medição de Descarga Líquida no Canal do PIMOX- Cota 1,40m

156

Medição de Descarga Líquida no Canal do PIMOX - Cota 1,090m

157

Medição de Descarga Líquida no Canal do PIMOX – Cota 0,850m

158

ANEXO V

Simulação do Volume no Açude Poço da Cruz

159

Cálculo das Correlações entre a Precipitação do Posto de Caroalina e as Médias dos demais Postos da Bacia

160

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz

161

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

162

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

163

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

164

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

165

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

166

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

167

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

168

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

169

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

170

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

171

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

172

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

173

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

174

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

175

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

176

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

177

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)

178

Cálculo da Melhor Simulação do Volume do Reservatório de Poço da Cruz (cont.)